Brückenbau 5/2019 by Verlagsgruppe Wiederspahn

www.maurer.eu

Ausgabe 5 . 2019

Brückenbauwerke Thierschbrücke in Lindau am Bodensee Die Schlange bei Frankenberg Schrägseilbrücke in Frankenberg Bow River Footbridge and Utility Crossing in Banff Siegens neue Ufer

www.verlagsgruppewiederspahn.de

ISSN 1867-643X

VORANKÜNDIGUNG

zum Symposium BRÜCKEN IN DER STADT

Tagungsort und Tagungsdatum: Mannheim 2020

Mit BRÜCKEN IN DER STADT wollen wir viele Anfragen insbesondere aus Städten und Kommunen beantworten, wann die nächste Veranstaltung vorgesehen ist, die nicht nur Geh- und Radwegbrücken thematisiert, sondern auch größere Bauwerke in den Innenstädten. 2020 werden wir, und zwar in Mannheim, dieses Thema aufgreifen und nicht nur große Querungen über Gleisanlagen oder innerstädtische Straßenzüge und Gewerbegebiete vorstellen, sondern natürlich ebenso Geh- und Radwegbrücken. Zwei große Wettbewerbe werden herausragende Vorschläge internationaler Planungsbüros und Architekten präsentieren. Und da für die Akzeptanz bei der Bevölkerung Voraussetzung ist, dass die Beleuchtung, dem Anlass entsprechend, ausreichend und harmonisch gestaltet und angepasst wird, kommt ihrer Konzeption genau wie der des Lärmschutzes eine hohe Bedeutung zu. Viele Vorschläge hierzu liegen uns bereits vor, weitere erwarten wir gerne. Wir freuen uns, wenn Sie sich dafür interessieren.

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

Biebricher Allee 11 b 65187 Wiesbaden Tel.: +49/611/98 12 920 Fax: +49/611/80 12 52 kontakt@verlagsgruppewiederspahn.de www.verlagsgruppewiederspahn.de www.mixedmedia-konzepts.de www.symposium-brueckenbau.de

EDITORIAL Zur (unabdingbaren) Prämisse von Projekten

Investitionen in Infrastruktur von Michael Wiederspahn

Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn

»Je weiter wir aus dem Innern heraustreten, desto politischer wird die Atmosphäre. Es kommen die Docks, die Binnenhäfen, die Speicher, die Quartiere der Armut, die zerstreuten Asyle des Elends: das Weichbild. Weichbilder sind der Ausnahmezustand der Stadt, das Terrain, auf dem ununterbrochen die große Entscheidungsschlacht zwischen Stadt und Land tobt. Sie ist nirgends erbitterter als zwischen Marseille und der provençalischen Landschaft. Es ist der Nahkampf von Telegraphenstangen gegen Agaven, Stacheldraht gegen stachlige Palmen, Nebelschwaden stinkender Korridore gegen feuchtes Platanendunkel brütender Plätze, kurzatmigen Freitreppen gegen die mächtigen Hügel. Die lange Rue de Lyon ist der Pulvergang, den Marseille in die Landschaft grub, um sie in Saint-Lazare, Saint-Antoine, Arenc, Septêmes auffliegen und mit Granatsplittern aller Völker- und Firmensprachen überschütten zu lassen. (...) und über all dem der Staub, der hier aus Meersalz, Kalk und Glimmer sich zusammenballt und dessen Bitternis im Munde dessen, der es mit der Stadt versucht hat, länger vorhält als der Abglanz von Sonne und Meer in den Augen ihrer Verehrer.«

Eine leistungsfähige Infrastruktur ist, wie man ja inzwischen wissen sollte, die Basis für Wirtschaftswachstum und Wohlstand, also offenbar eine oder aber die (fast) alles entscheidende Voraussetzung in bzw. von Staaten, die sich als Industrienationen zu profilieren bemühen. Über die Existenz eines solchen Unterbaus aus Straßen- und Stromnetz, Autobahn-, Internet-, Gas-, Wasser- und Gleis- oder Schienenanschluss wird sich indessen kein Bürger beklagen wollen, bietet sie ihm doch die Möglichkeit eines Lebens ohne gravierende Versorgungsprobleme und zugleich die Annehmlichkeiten einer Mobilität, die sich heute sogar bis in den virtuellen Raum zu erstrecken pflegt. Erhaltung und Optimierung dieser (einen) Grundlage sehr vieler Gemeinwesen haben daher eine enorme Bedeutung, wobei anscheinend stets auch Berücksichtigung finden muss, dass der gewohnte Standard unangetastet bleibt und der sogenannte Fortschritt nie und nirgends behindert werden darf. Wenn nun, was durchaus passiert, »Elemente« von unbestreitbar hohem Stellenwert an die Grenzen ihrer Gebrauchstauglichkeit stoßen, sie sich ihrem natürlichen oder einfach nur dem ihnen prognostizierten Nutzungsende nähern, entweder Schäden aufzutreten beginnen oder sie die unaufhörlich steigenden Anforderungen nicht mehr bewältigen können, verursacht das erhebliche Schwierigkeiten, was die jetzt (meist) unweigerlich aufkommenden Reaktionen aber kaum beeinflusst: Trotz der per se nachvollziehbaren und zudem fachlich wie sachlich oft gerechtfertigten Notwendigkeit zum Neubau, zur Sanierung oder Ertüchtigung gewinnen leider immer wieder jene (Politiker-)Stimmen die Oberhand, die zum Sparen aufrufen, den Verzicht proklamieren oder eben für Billigund Billigstlösungen votieren, um das Geld der Steuerzahler dann in vermeintlich prestigeträchtigere Projekte zu stecken.

In manchen Fällen lässt sich ein derart verordneter Verzicht sicherlich noch verschmerzen, bei Brücken- und anderen Ingenieurbauwerken gerät das Ganze hingegen schnell zu einer Frage von nachgerade richtungsweisendem Charakter. Oder gibt es zum Beispiel irgendwelche »Kraftwagenlenker«, die Täler, Schluchten, Flüsse oder Trassen für den Reise-, Güter- und Berufsverkehr lieber überspringen, anstatt sie bequem zu überqueren? Und genau deshalb widmen sich die nachfolgenden Seiten dem ausgesprochen komplexen Feld des »Brückenneubaus«, dessen detaillierte Erörterung von Ersatzneubauten über »reine« Neubauten bis hin zur »Neudefinition einer Stadt« reicht und hier anhand eines Spektrums exemplarischer Lösungen wie der Thierschbrücke in Lindau am Bodensee, einer Schrägseilbrücke im sächsischen Frankenberg, der Bow River Footbridge and Utility Crossing in Banff und der Umgestaltung von Siegens Zentrum umfassend thematisiert wird. Ob Walter Benjamin, von dem die einleitenden Zeilen stammen, in Anbetracht ähnlich qualitätvoller Planungsresultate zu einer etwas positiveren Einschätzung gelangt wäre, er das Kapitel »Vorstädte« in seinem vor exakt 90 Jahren erschienenen Text über Marseille (zumindest) ein klein bisschen freundlicher formuliert hätte, wird freilich nicht zu klären sein, der schmale Band mit »Städtebildern« aus seiner Feder empfiehlt sich dennoch – als ergänzende Lektüre, die veranschaulicht, warum eine Symbiose aus Technik und Ästhetik de facto anzustreben ist, sie im Endeffekt als unabdingbar gelten muss, und zwar bei Entwurf wie Ausführung sämtlicher (Infrastruktur-)Bauwerke. Zum Ausklang des Monats Dezember und damit des inzwischen elften Jahrgangs dieser Zeitschrift bedanken wir uns bei Autoren und Anzeigenkunden, Abonnenten und (sonstigen) Lesern für die stets wohlmeinende Mitwirkung – und wünschen Ihnen alles Gute, eine gehörige Portion Glück, Erfolg und Gesundheit sowie einen recht schwungvollen Start ins Jahr 2020.

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

I N H A LT

20 Jahre

Symposium BRÜCKENBAU Construction & Engineering 20 Jahre Baukultur im Brückenbau Begonnen haben wir im Februar 2000 in Leipzig mit großzügiger Unterstützung in Beratung und Programmgestaltung durch Dipl.-Ing. Friedrich Standfuß, Bundesverkehrsministerium: Friedrich Standfuß hat nicht nur bei der Themenwahl, sondern auch bei der Auswahl der Referenten Schützenhilfe geleistet – und so waren die »Länderfürsten« aus den Bauverwaltungen der Bundesländer mit Vorträgen persönlich präsent. Und die VERLAGSGRUPPE WIEDERSPAHN konnte zudem eines ihrer Anliegen, die damaligen Diskussionen zwischen Dipl.-Ing. Friedrich Standfuß und Prof. Dr.-Ing. Jörg Schlaich im Rahmen einer öffentlichen Fachdebatte zu versachlichen, ebenfalls erreichen. In den nachfolgenden Jahren wurden in Leipzig immer wieder Brückenbauwerke erstmals in Deutschland präsentiert, wie unter anderem der Grand Viaduc de Millau durch die Eiffage-Gruppe. Und das ist bis heute so geblieben, ablesbar an den vielen Großbrücken, Wettbewerbsverfahren und Planungskonzepten, die hier kontinuierlich vorgestellt wurden und werden. Wir blicken stolz auf diese Jahre zurück, in deren Verlauf wir auch stets Tagungsbände veröffentlicht und insgesamt zwei mit Preisgeldern dotierte Ideenwettbewerbe ausgelobt haben. Im kommenden Jahr, also 2020, werden wir mit Hilfe einer mit ausgewiesenen Experten besetzten Jury aus 20 Jahren Brückenbau Bauwerke aus verschiedenen Segmenten auswählen, die den Kriterien dieser Veranstaltung entsprachen und entsprechen und somit eine Auszeichnung verdienen. Wir freuen uns, wenn wir Sie zum 20. Symposium mit Verleihung des Preises BAUKULTUR IM BRÜCKENBAU am 11. Februar 2020 in Leipzig begrüßen können.

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

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

I N H A LT

Editorial

Investitionen in Infrastruktur

Michael Wiederspahn

Brückenbauwerke

Thierschbrücke in Lindau am Bodensee

Gerhard Pahl, Stefan Wilfer

Die Schlange bei Frankenberg

Martin Sauerzapfe, Michael Staffa

Schrägseilbrücke in Frankenberg

Stephan Rau

Bow River Footbridge and Utility Crossing in Banff

Gerald Epp

Siegens neue Ufer

Frank Jungwirth, Bernhard Schäpertöns

Produkte und Projekte

Software und IT

Nachrichten und Termine

Branchenregister

Impressum

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE Ersatzneubau in exponierter, innerstädtischer Lage

Thierschbrücke in Lindau am Bodensee von Gerhard Pahl, Stefan Wilfer

1 Gesamtansicht der Thierschbrücke © Dr. Schütz Ingenieure

Die neue Thierschbrücke verbindet als einzige Straßenanbindung die Kernstadt von Lindau mit der westlichen Insel. Die städtebauliche Neuordnung der westlichen Insel nimmt mit der Thierschbrücke und der anschließenden Verkehrsführung ihren Anfang und wird dadurch wesentlich beeinflusst. Ein abwechslungsreiches Bauwerk mit vielfältigen Blickbezügen und einer hohen Aufenthaltsqualität macht die bestehende Trennung der Inselteile weitgehend vergessen. Die Herausforderungen aufgrund der innerstädtischen Lage, der zu querenden Bahngleise und des Denkmalschutzes bestimmten die Planung und die Bauausführung, sind dem fertigen Bauwerk aber nicht anzumerken.

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

1 Einleitung 1.1 Aufgabe und Randbedingungen Das Bauwerk der Thierschbrücke mit einer Länge von ca. 50,00 m verbindet als einzige Straßenanbindung die Kernstadt von Lindau mit der westlichen Insel, die durch die Bahnlinie und das Bahnhofsvorfeld voneinander getrennt sind. Das Bauwerk tangiert die historischen Schanzenanlagen der Stadt aus dem 17. Jahrhundert und bildet die nördliche Verbindung des Uferweges rund um die Insel. Aufgrund der erheblichen Schäden des Bestandsbauwerks von 1901 waren Verkehrseinschränkungen, wie zum Beispiel Gewichtsbegrenzungen und Fahrbahneinengungen, erforderlich. Das neue Bauwerk sollte die Verkehrsbeziehungen, insbesondere durch einen breiteren Gehweg, verbessern. Gleichzeitig war die Unterkante, wegen der Erneuerung und Erweiterung der Elektrifizierung der Bahnstrecke, mit ca. 1,00 m deutlich anzuheben.

Die beengte innerstädtische Lage, mit der Forderung, die einzige Verkehrsverbindung auf die hintere Insel jederzeit aufrechtzuerhalten, die Schwierigkeiten aufgrund der zu querenden Bahngleise und die historischen Schanzenanlagen stellten hohe Anforderungen an die Planung und Bauausführung. Die Gesamtmaßnahmen umfassten neben dem Ersatzneubau der Thierschbrücke auch die Neugestaltung der historischen Linden- und Sternenschanze. Hier sollten barrierefreie Anbindungen geschaffen und die Aufenthaltsqualität der parkähnlichen Anlagen großzügiger gestaltet werden. Die historischen Schanzenanlagen werden Teil der Landesgartenschau 2021 sein. Um die Anbindung des Straßenverkehrs zu verbessern, war auf der Ostseite ein Kreisverkehr mit Stützmauer zu errichten.

BRÜCKENBAUWERKE

2 Brückenbauwerk mit LED-Beleuchtung © Dr. Schütz Ingenieure

1.2 Realisierungswettbewerb Aufgrund der komplexen Randbedingungen wurde 2015 ein Wettbewerb mit anschließendem Verhandlungsverfahren durchgeführt, aus dem der nun realisierte Bauwerksentwurf als Sieger hervorging. 1.3 Bauwerksgestaltung Das asymmetrische, obenliegende Tragwerk der Brücke entwickelt sich wellenförmig aus den Notwendigkeiten der vorgegebenen Stützweiten als Dreifeldträger. Die Tragelemente sind entsprechend ihrer Funktion und Belastung optimiert und ausgeformt. Der südliche Randträger als geschlossener Kastenträger lässt als flache Welle Ausblicke auf das Bahnhofsvorfeld zu und erfüllt mit seiner massiven, glatten Ausprägung die Schutzfunktion entlang der Fahrstraße. Der Mittelträger als ausgeprägte Welle nimmt augenscheinlich die Hauptlast des Bauwerkes auf. Er strukturiert und rhythmisiert den Übergang und macht das Tragraster der Brücke auch oberhalb der Fahrbahn sichtbar.

Der Gehweg ist als Kragträger an den Mittelträger angehängt, um größtmögliche Transparenz zum See zu schaffen und um die Welle des Haupttragwerks weithin erlebbar zu machen. Die Widerlager der Brücke orientieren sich an der Bestandsstruktur der historischen Schanzenanlagen. Die Geländerausbildung ist auf maximale Transparenz zur Inszenierung der sanften Wellenform der Brücke konzipiert. Unter dem punktuell gehaltenen Handlauf aus Edelstahl dienen Spannseile mit zwischengespanntem Edelstahlgeflecht als Absturzsicherung. Die Ausleuchtung erfolgt durch eine beidseitige indirekte Effektbeleuchtung im Obergurt des offenen Mittelträgers. Diese LED-Punktbeleuchtung unterstreicht die Linienführung und den Rhythmus der Brücke. Darüber hinaus konnte so in Verbindung mit zwei Mastleuchten vor und hinter dem Bauwerk eine verkehrssichere und optisch reizvolle Ausleuchtung der gesamten Brücke erreicht werden.

2 Tragwerk und Konstruktion 2.1 Überbau Bei dem Tragwerksentwurf handelt es sich um eine semiintegrale Trogbrücke (Ganzstahlbrücke) mit einem angehängten Kragarm. Durch die Wahl des Tragwerks wurde die durch die deutliche Anhebung der Gradiente notwendige geringe Bauhöhe von ca. 65 cm erreicht. Das nachträgliche Anhängen des Kragarms war unabdingbar, da durch die größere Gesamtbreite des Neubaus im Vergleich zum Bestandsbauwerk und durch die Forderung nach einer Behelfsumfahrung für die Bauzeit eine Herstellung in der endgültigen Breite nicht umsetzbar war. Es wurden zwei unterschiedlich hohe Hauptträger für die unterschiedlich hohen Beanspruchungen konzipiert. Ihre Steifigkeiten wurden im Rahmen der Entwurfsplanung so festgelegt, dass unter Volllast ähnliche Durchbiegungen vorliegen.

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

3 Regelquerschnitt © Dr. Schütz Ingenieure

4 Längsschnitt © Dr. Schütz Ingenieure

Beide Hauptträger wurden entsprechend dem Schnittgrößenverlauf »wellenförmig« ausgebildet. Der höhere Mittelträger wurde wegen seiner geringeren Torsionsbeanspruchung als einfaches, offenes Profil und der niedrigere Hauptträger als torsionssteifer dichtgeschweißter Hohlkasten realisiert. Die Fahrbahn erhielt eine Durchbildung als orthotrope Platte. Die Hauptträger sind mit den Querträgern im Abstand von ca. 2,10 m verbunden. Die Querträger wurden auch im Kragarm- bzw. Gehwegbereich in gleichem Abstand weitergeführt. Hier wurde jedoch auf den Untergurt der Querträger verzichtet, um Verschmutzungen vorzubeugen. Die Längssteifen der orthotropen Platte wurden im Fahrbahnbereich als Trapez- und beim Gehweg als Flachstahlsteifen ausgebildet.

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5 Unterseite des Brückendecks © Dr. Schütz Ingenieure

BRÜCKENBAUWERKE

2.2 Widerlager Auf der Ostseite wurde die Widerlagerkonstruktion aufgelöst, um die Durchführung des verbreiterten Geh- und Radweges zu ermöglichen. Die Anbindung der unmittelbar angrenzenden Lindenschanze erfolgt über eine Treppenanlage und eine parallel verlaufende barrierefreie Rampe. Auf dieser Seite liegt die tragfähige halbfeste bis feste Moränenschicht ca. 10–12 m unter Gelände. Es wurde deshalb eine Lastabtragung über Großbohrpfähle mit d = 1,00 m notwendig. Unter der Wandscheibe waren drei und unter dem Widerlager sechs Bohrpfähle erforderlich. Die Länge der Bohrpfähle variiert zwischen 13,00 m und 19,50 m. Am Widerlager auf der Westseite mussten die Außenkanten des Bestandswiderlagers aufgenommen werden, um den ursprünglichen Verlauf der historischen Sternenschanze und damit deren Erscheinungsbild nicht zu beeinträchtigen. Im Anschluss an das Widerlager war noch eine ca. 38 m lange Stützwand mit Aussichtsbalkon herzustellen. Diese Stützwand in Verbindung mit der neuen Treppenanlage erhöht die Aufenthaltsqualität auf der historischen Schanzenanlage. Auf der Westseite war aufgrund der günstigeren geologischen Beschaffenheit eine Flachgründung möglich. Durch die Wiederverwendung des vorhandenen Fundamentes ließen sich die Kosten für Rückbau, Baugrube und Verbau (Gleisnähe) einsparen.

6 Widerlager Ost mit Treppenanlage © Dr. Schütz Ingenieure

2.3 Pfeiler Die Stahlbetondoppelpfeiler haben einen gemeinsamen Sockel und wurden geneigt ausgebildet. Entsprechend der Lastabtragung wurde der Pfeiler unter dem hohen Mittelträger mit größeren Querschnittsabmessungen ausgeführt. Die maximale Breite des Sockels beträgt 95 cm, die Breite am Pfeilerkopf ca. 60 cm.

Die Einschränkungen im Lichtraumprofil durch zu geringe Abstände zu den Gleisen wurden mit der Deutschen Bahn abgestimmt. Für den Pfeiler in Achse 20 waren eine unternehmensinterne Genehmigung der Deutschen Bahn und eine Zustimmung im Einzelfall des Eisenbahnbundesamtes erforderlich. Die Pfeiler sind auf Anprall infolge Schienenverkehrs bemessen.

7 Pfeiler und Überbau noch ohne Gehweg © Dr. Schütz Ingenieure

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

8 Montage der Behelfsbrücke © Dr. Schütz Ingenieure

Die bestehenden Pfahlkopfplatten wurden teilweise weiterverwendet. Es erfolgte eine Verstärkung der Gründung mit verpressten Mikropfählen. Aufgrund der Platzverhältnisse in den Gleisanlagen war eine Gründung mit Großbohrpfählen nicht möglich. Die teilweise Weiterverwendung der vorhandenen Pfahlkopfplatten ersparte deren Rückbau und die Anlage einer Baugrube. Resultierend aus der Gleisnähe, wären aufwendige Verbaumaßnahmen und Gleissicherungsmaßnahmen notwendig gewesen, die bei der gewählten Lösung entfallen konnten. Außerdem wurden so die erforderlichen Einschränkungen für den Bahnverkehr minimiert. Angaben zur bestehenden Holzpfahlgründung lagen nicht vor, so dass sich deren Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit nicht beurteilen ließen. Die vorhandene Pfahlkopfplatte wurde deshalb auf die vollen Lasten ohne Mitwirkung der Holzpfähle verstärkt.

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2.4 Lager und Übergangskonstruktion Die Brücke lagert auf Kalotten- und Elastomerlagern. Auf den Pfeilern wurden Elastomerlager angeordnet, unter dem hohen Mittelträger befinden sich die querfesten Lager. Am Widerlager West wurden Druck-ZugKalottenlager ausgebildet: Zugkräfte treten nur im Tragsicherheitsnachweis auf, ermüdungsrelevante Zugkräfte kommen nicht vor. Die Querfesthaltung wurde wiederum unter dem Mittelträger realisiert. Am Widerlager Ost erfolgte ein monolithischer Anschluss des Stahlüberbaus an den Stahlbetonrahmen. Durch diese Lösung kann eine weitere Bauwerksfuge entfallen, und der zukünftige Unterhaltsaufwand wird minimiert. Für die Übergangskonstruktion auf der Westseite ist eine einprofilige Übergangskonstruktion ausreichend, was die konstruktive Ausbildung vereinfacht. Es wurde eine wellenförmige Konstruktion gewählt, um den Lärmschutz zu verbessern.

3 Bauausführung 3.1 Behelfsbrücke Zur Aufrechterhaltung des Straßenverkehrs wurde für die Bauzeit eine Behelfsbrücke aus vorgefertigten Systemelementen auf der Nordseite errichtet. Diese ermöglichte mit einer Fahrbahnbreite von 3,50 m und einer Gehwegbreite von 1,50 m die Überführung eines einbahnigen Straßenverkehrs, des Geh- und Radwegverkehrs, des ÖPNV und des Baustellenverkehrs. Aufgrund der zahlreiche Zwangspunkte im Gleisbereich, wie zum Beispiel Oberleitungsmasten und Stellwerk, und den Schanzenanlagen war die Gesamtlänge der Behelfsbrücke mit ca. 80 m länger als die des Ersatzneubaus. Die Positionierung war nur auf der Nordseite des Bestandes realisierbar, was noch die Anlage eines Behelfsbrückendamms im Anschlussbereich auf der Westseite bedingte. Die Systembrücke wurde in einer Wochenendsperrpause mittels Kraneinsatzes hergestellt und in gleicher Weise wieder rückgebaut. Der Behelfsbrückendamm wurde als Trägerbohlwandverbau mit Verspannung der gegenüberliegenden Seiten ausgeführt.

BRÜCKENBAUWERKE

9 Fertiggestellte Behelfsbrücke, Restabbruch des Bestandsbauwerks © Dr. Schütz Ingenieure

3.2 Abbrucharbeiten Das Bestandsbauwerk war eine Konstruktion aus genieteten Stahlträgern im Beton. Für den Abbruch wurde im Rahmen der Entwurfsplanung ein Konzept erarbeitet, das ein segmentweises Schneiden und Ausheben der Gesamtstruktur vorsah. Die dafür notwendigen Sperrzeiten wurden im Vorfeld mit der Deutschen Bahn abgestimmt. Es war dem Auftragnehmer freigestellt, dieses Abbruchkonzept umzusetzen oder eine Alternative unter Berücksichtigung der abgestimmten Sperrzeiten zu planen. Innerhalb der Wochenendsperrpause wurde zwischen den vorhandenen Oberleitungen und dem Bestandsbauwerk ein Schutz- und Traggerüst eingebaut, und der Beton wurde durch Meiseln mit einem Kleinbagger von den Stahlträgern gelöst. Die Stahlträger wurden getrennt und ausgehoben.

3.3 Unterbauten Auch die Widerlager mussten aufgrund der beengten Situation und der Nähe zur Behelfsbrücke in zwei Abschnitten errichtet werden. Erst nach Umverlegung des Verkehrs auf den neuen Brückenteil und nach Rückbau der Behelfsbrücke konnten auf der Ostseite der nördliche Flügel und die Treppenanlagen ausgeführt werden. Auf der Westseite gibt es im unmittelbaren Widerlagerbereich keine Treppenanlage, weshalb die Weiterführung des Gehweges über eine Kragplatte realisiert wurde. Die neuen Pfeiler konnten ohne Arbeitsfuge hergestellt werden. Die bestehenden Pfahlkopfplatten der Pfeiler wurden durchbohrt und mit jeweils 14 verpressten Mikrobohrpfählen mit d = 30 cm auf die volle Tragfähigkeit verstärkt. Die Lage der Mikropfähle wurde auf das in den Bestandsplänen eingetragene Holzpfahlraster angepasst. Im Zuge

der Planung wurde außerdem vorauseilend ein gegebenenfalls notwendiger Versatz der Mikropfähle untersucht, um bei der Bauausführung kurzfristig reagieren zu können und nicht eine Überschreitung der Sperrpausen zu riskieren. Die Bestandsunterlagen und die darauf abgestimmte Planung waren jedoch so genau, dass bei der Herstellung der Mikropfähle kein Holzpfahl angebohrt wurde. Die Errichtung der Pfeiler war, aufgrund der Geometrie und des hohen Bewehrungsgrades, mit besonderen Anforderungen an die Qualität des Schalungsbaus und an die Betonverarbeitung für die ausführende Firma verbunden. Als Schalhaut wurde eine saugende Schalungsplatte eingesetzt. Durch den Einsatz von Außen- und Innenrüttlern wurde eine nahezu lunkerfreie Betonoberfläche auch in den schrägen Ansichtsflächen erreicht.

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE 3.4 Überbau Der Stahlüberbau der Fahrbahn wurde in sechs Schüssen vorgefertigt. Es erfolgten ein Querstoß und zwei Stöße in Längsrichtung des Überbaus. Durch die Ausbildung nur eines Querstoßes wurde der Fertigungsaufwand, insbesondere die Montagezeit auf der Baustelle, minimiert. Die Lage des Stoßes erforderte aber zusätzliche Ermüdungsnachweise, da der Stoß, entgegen der ursprünglichen Planung, nun in Feldmitte der Querträger liegt und damit eine höhere Ermüdungsbeanspruchung erhält. Letztlich konnte dem Änderungswunsch des Auftragnehmers zugestimmt werden, da die rechnerische Gesamtlebensdauer dadurch nicht herabgesetzt wurde. Der auskragende Gehweg wurde in drei Segmenten hergestellt. Die Vormontage der Fahrbahnsegmente erfolgte auf der Ostseite. Die ersten beiden Schüsse wurden auskragend ausgerichtet und verschweißt. Die Platzverhältnisse erlaubten auch die Vormontage der folgenden beiden Schüsse, ohne dass ein Längsverschub notwendig war. Nachdem die vier Segmente vollständig verschweißt waren, schloss sich der erste von insgesamt zwei Längsverschüben in Hochlage an. Das Bild 11 zeigt den Zustand nach Beendigung des ersten Verschubtaktes und verdeutlicht die Schwierigkeiten aufgrund der beengten Platzverhältnisse. Nach Beendigung des zweiten Verschubtaktes wurde der Überbau auf den endgültigen Lagern abgesetzt. Danach begann der vollständige Ausbau dieses Brückenteils: eine Maßnahme, die notwendig war, um den gesamten motorisierten Verkehr und den Fußgängerverkehr auf diesen Abschnitt umzulegen. Nachdem die Verkehrsführung über den neuen Brückenteil erfolgte, konnte die Behelfsbrücke rückgebaut werden. Erst dann war es realisierbar, die Kragelemente des Gehweges einzuheben und zu montieren. Um die Ausrichtung der Kragelemente zu ermöglichen, wurden lediglich im Zugbereich Stirnplattenstöße vorgesehen. Die Druckkraft wird über einen Kontaktstoß ohne mechanische Verbindungsmittel in den Untergurt des Hauptträgers eingeleitet.

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10 Vormontage des Stahlüberbaus: Schuss 1 und Schuss 2 © Dr. Schütz Ingenieure

11 Einschub des Überbaus: Schüsse 1–4 © Dr. Schütz Ingenieure

3.5 Bauzeit Mit Baubeginn im Juli 2017 begannen die Arbeiten an der Behelfsbrücke. Der Abbruch wurde im Oktober abgeschlossen, so dass 2017 noch die Fundamentherstellung vollendet werden konnte. Zeitgleich mit der Fertigung des Stahlbaus wurden Anfang 2018 auch die Unterbauten hergestellt. Im Mai 2018 erfolgte die Montage der ersten Stahlbauteile im Taktkeller, die Verkehrsumlegung auf den neuen Überbau ebenfalls nach Bauzeitenplan im Dezember 2018. Somit musste die Behelfsbrücke nur über einen Winter betrieben werden. Die Montage der Gehwegelemente, die Fertigstellung des Bauwerks und die Errichtung der angrenzenden Stützmauern wurden dann bis Ende Juni 2019 durchgeführt. Die Bauzeit des Ersatzneubaus einschließlich der erforderlichen Stützmauern ersteckte sich über 24 Monate.

4 Zusammenfassung und Ausblick Beginnend mit dem Wettbewerb 2015 wurde seitens des Bauherrn konsequent das Ziel verfolgt, ein gestalterisch hochwertiges, technisch zuverlässiges und wirtschaftliches Bauwerk zu realisieren. Gleichzeitig waren die Anforderungen an Bauabwicklung, Natur- und Denkmalschutz ein wesentlicher Bestandteil der Entwurfsfindung, Planung und Bauausführung. Die Forderung des Kreuzungspartners Deutsche Bahn, die Anhebung der Unterkante um ca. 1,00 m, hat außerdem den Entwurf wesentlich beeinflusst. Die innerstädtische Lage stellte alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Eine solche Baumaßnahme verlangte von allen Planungsbeteiligten ein hohes Maß an Engagement und Kompromissbereitschaft. Nicht zuletzt benötigt es aber auch eine qualifizierte Baufirma, die gewillt ist, sich den Herausforderungen zu stellen.

BRÜCKENBAUWERKE

12 Fertiggestelltes Bauwerk in Blickrichtung Norden © Dr. Schütz Ingenieure

Im Zuge des Ersatzneubaus der Thierschbrücke wurden auch die Außenanlagen an der Linden- und Sternenschanze aufgewertet. Durch die Neuordnung der Treppenanlagen wurden großzügige barrierefreie Aufenthaltsmöglichkeiten mit zahlreichen Sitzgelegenheiten geschaffen. Die Aufwertung der Sternenschanze ist ein Vorgriff auf die 2021 auf der hinteren Insel stattfindende Landesgartenschau. Die Verkehrsanbindung wurde durch den Kreisverkehr auf der Ostseite wesentlich verbessert. Die Verbreiterung des Uferradweges unter dem Bauwerk beseitigte eine Engstelle im übergeordneten Radwegnetz. Mit der neuen Thierschbrücke verfügen die Bewohner und die Besucher der Stadt Lindau über ein ästhetisches und abwechslungsreiches Bauwerk mit vielfältigen Blickbezügen auf die Stadt und den Bodensee. Die Stadt Lindau als Straßenbaulastträger hat im Juli 2019 eine sichere, langlebige und wartungsarme Konstruktion erhalten.

Bauherr Stadt Lindau am Bodensee DB Netz AG, Augsburg Entwurf Dr. Schütz Ingenieure Beratende Ingenieure im Bauwesen PartG mbB, Kempten Kolb Ripke Gesellschaft von Architekten GmbH, Berlin Narr Rist Türk Landschaftsarchitekten, Marzling Ausführungsplanung Dr. Schütz Ingenieure Beratende Ingenieure im Bauwesen PartG mbB, Kempten

Landschaftsplanung Narr Rist Türk Landschaftsarchitekten, Marzling Straßenplanung Planungsbüro Bauen und Umwelt, Kempten Prüfingenieur Prof. Dr.-Ing. Hertle, Gräfelfing Bauausführung i+R Bau GmbH, Lauterach, Österreich Raffl Stahlbau GmbH, Steinach, Österreich

Tragwerksplanung Dr. Schütz Ingenieure Beratende Ingenieure im Bauwesen PartG mbB, Kempten

Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Pahl Dipl.-Ing. Stefan Wilfer Dr. Schütz Ingenieure, Kempten

13 Impression »mit« Bodensee © Dr. Schütz Ingenieure

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE Brücke über die B 169

Die Schlange bei Frankenberg von Martin Sauerzapfe, Michael Staffa

1 Rad- und Gehwegbrücke bei Frankenberg nach Fertigstellung © Bernd Hiepe

Die Rad- und Fußgängerbrücke bildet eine direkte Verbindung aus dem Stadtzentrum zu den Parkanlagen auf den Zschopau-Auen. Der Weg über die östliche Vorlandbrücke quert dabei schlangenförmig zweimal den Mühlbachgraben und wird als räumliche Hängeseilbrücke über die B 169 und einen Seitenarm des Flusses Zschopau auf die neuangelegten Parkflächen der Zschopau-Auen geführt. Ihre Planung erfolgte 2016–2017, errichtet wurde sie 2017–2019.

1 Tragwerk Die Brücke besteht aus einer räumlich gekrümmten Seilstruktur mit einem zentralen Pylon im Bereich der B169 und des Zschopau-Seitenarms. Östlich und westlich sind Vorlandbrücken als Durchlaufträger angeordnet. Die Hauptstützweite beträgt ca. 2 x 39 m, die Vorlandbrücke besitzt im östlichen Teil fünf und im Westen drei Felder mit Stützweiten von ca. 17–23 m.

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2 Lageplan © Sauerzapfe Architekten GmbH

Das Deck besteht aus einem 400 mm hohen geschweißten trapezförmigen Hohlkasten, der in seinen Abmessungen über die gesamte Brückenlänge konstant bleibt. Der 2,60 m breite Hohlkasten ist mit Schottenblechen in Abschnitte von je 2,50 m und in Längsrichtung in drei Kammern unterteilt.

BRÜCKENBAUWERKE

4 Stützen: Abfolge und Erscheinungsbild © Sauerzapfe Architekten GmbH

Die Querschotte strukturieren den Hohlkasten auch gestalterisch dadurch, dass sie seitlich aus ihm herausgeführt werden. Solche Details stellen hohe Anforderungen an die schweißtechnische Planung, um beim Schweißen Verformungen zu vermeiden. Das Geländer hat schlanke Füllstäbe, im Handlauf wird eine Beleuchtung integriert. Im Bereich der Vorlandbrücken entwickeln sich die schiefen Stützen aus stark unterschiedlichen Situationen und Geometrien entsprechend der Geländesituation und bilden trotz der stark unterschiedlichen Formen und Funktionen eine markante gestalterische Einheit. Im Bereich der Hauptstützweite über der Bundesstraße und dem Fluss wird das Brückendeck von einem räumlich angeordneten Hauptkabel an einem mittigen Pylon und schrägen Hängeseilen getragen, die gemeinsam mit dem gekrümmten Deck statisch zusammenwirken. Um dies zu erreichen, wurden die Position des Pylonkopfs (Höhe und Entfernung zum Brückendeck) und der Seilstich des Hauptkabels dahingehend optimiert, dass die Seilkraft des Hauptkabels die Druckkraft im Brückendeck an den Seilangriffspunkten aufhebt. Diese Optimierungsberechnungen erfolgten in Zusammenarbeit mit der HafenCity-Universität Hamburg.

Die Brücke ist eine teilintegrale Konstruktion, das heißt, die Widerlager sind konstruktiv mit dem Überbau verbunden.

3 Pylon mit Brückenquerschnitt © Sauerzapfe Architekten GmbH

Stützen und Widerlager ebenso wie der Anfahrschutz am Rand der Bundesstraße sind auf Bohrpfählen mit d = 60 cm gegründet. Die Widerlager und Bohrpfähle müssen als vertikale und horizontale Federn im Gesamtsystem mit implementiert werden. Die Stützen sind am Kopf im Brückendeck eingespannt und am Fuß gelenkig gelagert.

5 Fertigung der Seile © Pfeifer Holding GmbH & Co.

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

6 Seiltragwerk und Brückendeck © ifb frohloff staffa kühl ecker

3 Schwingungen Für die Brücke wurde im Vorfeld ein Schwingungsgutachten beauftragt. Der Gutachter stellte mehrere kritische Eigenschwingformen fest. Deshalb wurden an signifikanten Stellen Vorrichtungen für den Einbau von Horizontal- und Vertikalschwingungsdämpfern getroffen.

7 Schiefe Seilklemme © ifb frohloff staffa kühl ecker

2 Seile Sowohl das Hauptkabel als auch die Hänger sind als vollverschlossene Spiralseile (VVS) ausgeführt. Die Vorspannung wird so eingestellt, dass die Verformung des Brückendecks aus Eigenlast an den Seilbefestigungspunkten aufgehoben wird. Diese Vorspannung wurde durch überhöht angeordnete Montagerüstung aufgebracht. Ebenso wurde die zu erwartende Drillverformung durch entsprechende Überhöhung des Brückendecks ausgeglichen. Alle Seile besitzen am unteren Anschlagpunkt verstellbare Gabelseilhülsen. Für die Befestigung der Hänger am Hauptkabel wurde speziell für diese Brücke eine »schiefe« Seilklemme entwickelt, die die Exzentrizität des Lastangriffs aus dem Hänger auf ebenjene Seilklemme und damit die Biegung im Hauptkabel minimiert.

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8 Einheben des Brückendecks © Christo Libuda/Lichtschwärmer

Die erste Eigenfrequenz für Vertikalschwingungen im Seilbrückenbereich beträgt ca. 0,85 Hz, für Horizontalschwingungen 1,00 Hz. Nach Fertigstellung der Brücke entschied der Gutachter nach entsprechenden Messungen, dass keine Dämpfer nötig seien, und es wurden die für die Dämpfer vorgesehenen Öffnungen verschweißt.

BRÜCKENBAUWERKE

9 Montage der Seile © Christo Libuda/Lichtschwärmer

4 Montage Die Montage der Brücke war wegen des stark geböschten Mühlgrabens, der Überquerung der Bundesstraße und der Notwendigkeit, den Seitenarm der Zschopau auch in der Bauzeit frei zu überspannen, sehr anspruchsvoll. Die Stützen mussten wegen der gelenkigen Fußlagerung beim Auflegen der Stahlschüsse stabilisiert werden. Die hierzu durchgeführten Montageberechnungen berücksichtigten neben der Gradiente auch die bauzeitlichen Lagerungen einschließlich der bauzeitlichen Längungen der Seile, um das semiintegrale Bauwerk in der geplanten Form fertigzustellen. 5 Eröffnung Die Brücke wurde im April 2019 eröffnet und dient seitdem als Zugang zur Landesgartenschau in Frankenberg. Autoren: Dipl.-Ing. Martin Sauerzapfe Sauerzapfe Architekten GmbH, Berlin Prof. Dr.-Ing. Michael Staffa ifb frohloff staffa kühl ecker, Berlin

10 Die »Schlange« zur Landesgartenschau 2019 © Bernd Hiepe

Ausführungsplanung Klähne Bung Beratende Ingenieure im Bauwesen GmbH, Berlin Bauwerksprüfung sbp GmbH, schlaich bergermann partner, Berlin Örtliche Bauüberwachung Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Dresden Seilherstellung und -montage Pfeifer Holding GmbH & Co., Memmingen

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BRÜCKENBAUWERKE Herstellung und Montage der Stahlkonstruktion

Schrägseilbrücke in Frankenberg von Stephan Rau

1 Geh- und Radwegbrücke in Schlangenform © Christo Libuda/Lichtschwärmer

Scheinbar leicht und fast schwerelos schlängelt sich die filigrane Stahlkonstruktion vom Zentrum der Stadt Frankenberg in die Parkanlagen der Zschopau-Auen. Die Kleinstadt war von April bis Oktober Gastgeberin der Sächsischen Landesgartenschau (LaGa) 2019. Aus diesem Anlass wurde die Fußund Radwegbrücke errichtet: Sie brachte die Besucher des Gartenfestivals bequem und sicher über die vielbefahrene Bundesstraße B 169 und den Fluss Zschopau zum LaGa-Gelände. Für die Detailstatik, Konstruktion, Fertigung sowie Lieferung und Montage der Stahlkonstruktion war die Thüringer Einheit Hallen- und Stahlbau der Vollack Gruppe verantwortlich.

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1 BIM Zu den Arbeiten im Vorfeld gehörte die Erstellung eines detailgetreuen 3-DModells der Brücke mit allen wesentlichen Informationen für die Projektplanung. Hierfür nutzten wir die Software Tekla. Dank der 3-D-Visualisierung der Schrägseilbrücke konnten wir die räumliche Vorstellung des Bauwerkes schon während der Konzeptionsphase stark vereinfachen. Außerdem war eine Kollisionsprüfung der verschiedenen Bauteile untereinander möglich, wodurch die Planungsgenauigkeit gewährleistet wird. Neue Vermessungsmethoden auf der Baustelle erlaubten es zudem, einen 3-D-Scan der Bedingungen vor Ort in Form einer Pixelwolke zu erstellen. Diese Wolke legten wir über das 3-D-Modell und prüften so bereits in einer frühen Phase die Passgenauigkeit der Bauteile. Auch dank des Einsatzes der Software war der ehrgeizige Zeitplan einzuhalten. Vollack engagiert sich stark im Bereich BIM, und hier auch in der universitären Weiterbildung von Fachleuten, und konnte die eigene Kompetenz hier zum Projektvorteil einsetzen.

2 Design Der Weg der »Schlange« quert zweimal den Mühlbachgraben und führt über die Bundesstraße und einen Seitenarm der Zschopau auf die Parkflächen der Zschopau-Auen. Die 262 m lange, 2,50 m breite und 320 t schwere Stahlkonstruktion bilden drei Teile: eine besonders filigran wirkende Schrägseilbrücke im Zentrum, bei der die Geh- und Fahrbahn an schräg von einem 25 m hohen Pylon gespannten Seilen aufgehängt ist, sowie zwei Vorlandbrücken. Im Grundriss beschreibt sie eine geschwungene, doppelte S-Kurve. Das Brückendeck, das eine maximale Höhe von ca. 6 m erreicht, besteht aus einem dichtgeschweißten Hohlkasten aus Stahlblech. Der über die gesamte Länge des Bauwerks luftdichte Kasten gewährleistet einen optimalen Korrosionsschutz. Um eine Torsionsverformung durch den einseitigen Seilanschluss am Brückenkasten zu verhindern, mussten Teile des Hohlkastens ausbetoniert werden und dienen als Gegengewicht.

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Neben ihrer markanten Form glänzt die Fuß- und Radwegbrücke mit einer weiteren Besonderheit: Die Beleuchtung der Gehbahn wurde direkt im Handlauf des Geländers integriert und sorgt nach Einbruch der Dunkelheit für eine sichere Überquerbarkeit der Tragstruktur. Aufgrund ihrer geringen Steigung, 5 % sind es maximal, ist das Bauwerk auch für Rollstuhlfahrer geeignet. Eilige Fußgänger kommen zudem über eine Treppenanlage neben der Bundesstraße auf die Brücke. 3 Herstellung und Montage Obwohl es sich »lediglich« um eine Fußund Radwegbrücke handelt, waren die Anforderungen an die Herstellung und den Bau genauso umfassend wie für große Straßenbrücken. Die Errichtung der Frankenberger Brücke erfolgte in mehreren Phasen: An fünf Terminen wurden insgesamt 13–25 t schwere Stahlteile eingehoben und montiert. Großkräne mit einer Tragkraft von 200 t halfen dabei, die Schwergewichte mit Längen zwischen 17 m und 22 m auf im Vorfeld angeordneten Stützen und Hilfsunterstützungen in die richtige Position zu bringen. Dank einer präzisen Vorarbeit konnten die Bauteile reibungslos und sicher platziert werden.

2 3 Schrägseilstruktur und Vorlandbereich mit Stützen © Christo Libuda/Lichtschwärmer

4 Stahlbauübersicht: Geometrie und Überhöhung © Vollack Hallen- und Stahlbau GmbH & Co. KG

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5 6 Ausbildung der Stahlstützen © Vollack Hallen- und Stahlbau GmbH & Co. KG

7 Konzeption von Segment 13 © Vollack Hallen- und Stahlbau GmbH & Co. KG

Herausforderungen gab es bei diesem Projekt gleich mehrere, die alle erfolgreich gemeistert wurden. Beispielsweise erfuhren die einzelnen Brückenteile im Bauzustand andere statische Beanspruchungen und Verformungen als die gesamte Tragstruktur im Endzustand. Durch gezielte temporäre Unterstützung der einzelnen Brückenteile bis zur Herstellung des Endzustandes ist es uns gelungen, die verschiedenen Montagezustände zu berücksichtigen. Außerdem spielten die Toleranzen eine wesentliche Rolle. Aus Gründen des Bauablaufs haben wir mit der Montage an den äußeren Auflagern begonnen. Die Toleranzen mussten während der Bauphasen so ausgeglichen werden, dass das letzte Teil in der Mitte exakt zwischen die beiden angrenzenden Segmente passt. Die Lösung waren von vornherein geplante Ausgleichsmöglichkeiten wie Passstücke und Minusmaße.

8 9 Montage des Stahlüberbaus bei teilweiser Einhausung © Christo Libuda/Lichtschwärmer

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10 Einseitiger Seilanschluss am Brückendeck © Christo Libuda/Lichtschwärmer

Die Seile der Seiltragkonstruktion konnten nur im schlaffen Zustand, also ohne Spannung, eingebaut werden, wobei die Nachstellmöglichkeiten sehr begrenzt waren. Darum wurde die Brücke im Bauzustand nach oben gedrückt, so dass die Bauteilabstände, zwischen die die Seile eingepasst wurden, geringer waren als die Seillängen. Nach dem Einbau der Seile wurde die gesamte Brücke wieder abgelassen, wodurch sich die Seile von selbst spannten. Hinzu kam, dass mehrere Elemente im Winter montiert wurden. Das wiederum machte es erforderlich, die gesamte Brücke einzuhausen und zu beheizen, damit die Belags- und Korrosionsschutzarbeiten auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen planmäßig ausgeführt werden konnten. 4 Nachhaltigkeit Zu einer zügigen Umsetzung trugen überdies die Vorteile bei, die der Baustoff Stahl bietet: unter anderem ein hoher Grad an Vorfertigung sowie eine rasche Montier- und Demontierbarkeit der Teile. Stahl punktet aber auch durch seine Nachhaltigkeit. So wären 80–90 % des für die Frankenberger Brücke verwendeten Stahls durch Einschmelzen und Neuverhütten für andere Bauvorhaben wiederverwendbar. Eine große potentielle Chance und ein wichtiges Argument in puncto Ressourcenschonung.

Doch Rückbau ist derzeit kein Thema, denn die Frankenberger erfreuen sich sehr an ihrer neuen, attraktiven Brücke, die als regelrechtes Highlight in der Region betrachtet wird. Autor: Dipl.-Ing. Stephan Rau Vollack Hallen- und Stahlbau GmbH & Co. KG, Mihla

Bauherr Stadt Frankenberg in Sachsen Landschaftsplanung Weidinger Landschaftsarchitekten, Berlin Objektplanung und Oberbauleitung Sauerzapfe Architekten GmbH, Berlin Tragwerksplanung ifb frohloff staffa kühl ecker Beratende Ingenieure PartG mbB, Berlin Ausführungsplanung Klähne Bung Beratende Ingenieure im Bauwesen GmbH, Berlin Bauwerksprüfung sbp GmbH, schlaich bergermann partner, Berlin Örtliche Bauüberwachung Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Dresden

11 Geländer aus Edelstahl © Christo Libuda/Lichtschwärmer

Konstruktion, Fertigung und Montage Vollack Hallen- und Stahlbau GmbH & Co. KG, Milha Hundhausen-Bau GmbH, Eisenach (Erd- und Rohbau)

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BRÜCKENBAUWERKE A wooden structure for the National Park of Alberta in Canada

Bow River Footbridge and Utility Crossing in Banff by Gerald Epp

1 Bow River Bridge in the Banff National Park © StructureCraft Builders Inc.

The historical Town of Banff, set in the beautiful Canadian Rockies, is one of the most visited tourist destinations in North America. The town sought a new crossing which would not only be functional but would also enhance the stunning mountain and river setting. It is situated in a highly visual location and serves as an important community link, encouraging walking, jogging, and cycling. Great care was taken in the choice of materials, a palette in keeping with those of the community, including natural timber, stone, and well-detailed galvanized steel. A prominent Canadian photographer has predicted this bridge is on its way to becoming the most photographed bridge in Canada.

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1 Introduction Given the highly visible and historically significant location, the client was careful about the form the footbridge would take, the views it would create both from its deck and from surrounding vistas, the materials it would be made of, and the connection it would make with local trails. Driving the agenda, however, was the more pressing concern that existing sanitary pipes installed below the river at this location some fifty years earlier could fail, spilling raw sewage into the pristine Bow River. So the bridge also needed to carry new pipes, creating an important dual use for the new crossing.

In late 2011, the Town created a designbuild competition attracting a number of respondents; choosing a proponent who addressed the constraints with a cost which fit within the budget was the end goal. The final design features an 80 m clear span, which for a timber bridge is one of the longest of its kind in the world. This, with a relatively slender 4 m width, creates the primary design challenge for the bridge: its dynamic behaviour. Not uncommon with long span footbridges, the primary vertical and lateral frequencies fall directly in the range of susceptibility to pedestrian excitation. The team addressed this concern by introducing a unique visually exposed custom-made tuned mass damper system.

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2 Pathway by Daytime © StructureCraft Builders Inc.

2 Design The design needed to meet some very demanding guidelines: – Create a minimal, unimposing design, suitable to the spectacular setting. – Create a natural experience with unimpeded views for users to enjoy. – Design within a 135 m crossing length, with maximum 5 % slope for accessibility, using natural materials. – Maintain minimum clearances above the 1:100 year flood. – Carry two sanitary lines and one water line, critical for the Town of Banff. – Minimize work within the river channel. – Meet the extensive environmental requirements of working within Banff National Park. – Accommodate medium sized emergency vehicles.

The chosen concept responds with slender tapered glulam timber beams in a propped cantilever configuration, with timber deck and transparent stainless cable guardrail. The primary structural system is simple: Propped by drilled piers located just outside the normal river channel, two 40 m tapered haunch glulam girders cantilever from either side to support a central 34 m suspended span. Tension rods tie the cantilevers down into Rundlestone-faced concrete abutments at either end of the bridge.

The bridge cross section comprises twinned sets of stepped glulam girders trussed with diaphragm steel webbing. The steps are designed to follow the flow of forces, requiring special positioning of laminations in the girders, which range in depth from 2,60 m at the piers to 0,90 m at the suspended span. The 4 m wide path is made of pre-stressed solid timber panels which span between the tops of the girders, and are removable to provide access to the service pipes hidden below.

3 Elevation © StructureCraft Builders Inc.

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The concrete abutments at either end of the crossing build up the pathway to the bridge level, but also house the machine room for the mechanical systems required to run the lift station, eliminating the need for any additional above-grade structures. Careful positioning of the bridge, allowed existing trails on both sides of the river to be maintained without any substantial grade or alignment changes. Piling in a national park and close to a township was a delicate process, requiring careful selection of foundations. Noise and soil constraints ruled out driven piles, and environmental restrictions within the river basin required the installation of a containment system around the entire piling area. The glue-laminated beams contribute to the bridge’s character and natural feel, however wood beams of this scale are not without their challenges. At up to 2,60 m deep, 43 m long and 11,50 t per piece, simply finding manufacturers capable of producing beams this big was a challenge. The girder supplier needed to perform a full survey of their own facility to ensure that once loaded onto a tractor and steerable rear axle rig, the beams with their stepped profile maintained adequate clearance leaving their yard.

6 BIM Model of the Bridge © StructureCraft Builders Inc.

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4 5 Typical Cross Section at Pier and Mid-Span © StructureCraft Builders Inc.

3 Durability Durability was a topic of significant interest to the client. The Town wanted to ensure that the bridge continued to look and perform well for the extent of its 75 year design life. A tremendous amount of energy was spent detailing for durability. The glulam pairs were separated by laminated veneer lumber (LVL) blocking and capped with a heavy gauge galvanized steel flashing. The spacing allows full ventilation between members and the flashing creates a drip edge shedding water 100 mm from the face of the glulams. All steel components are hot dip galvanized (HDG) or stainless steel, and rubber spacers or grommets separate the two where they interface. The guardrail system is anchored to the flashing and the flashing to the beams such that there are no penetrations. The glulams were coated with a high quality system which behaves like a membrane, a darker tint was selected to provide improved UV protection and all three coats were applied in shop prior to shipping.

The town has committed to maintenance of the coatings with the goal of increased longevity and performance of the structure. The steel diaphragm trussing serves a dual purpose, both connecting the pairs of glulam beams and creating support for the three service pipes sitting just underneath the bridge deck. Rollers are attached to the steel webs, allowing the pipes to be easily deployed across the bridge, and accommodating thermal movement of the pipes during the year. The central drop span sits on neoprene bearing pads on notches in the receiving ends of the cantilevered Glulam beams. This detail is achieved by using long screws to reinforce the notch. Diaphragm chord forces are transferred through the connection into the beams via steel drag straps along the tops of the beams, concealed beneath the flashing. This forms an elegant, concealed connection which was easily assembled on site and left plenty of tolerance during erection.

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4 Structural and Vibration Analysis The structural analysis and design of the bridge and associated abutments was in some ways relatively simple – as a determinate system, the basic forces in the cantilevers and drop span due to gravity loading can be calculated quickly by hand. To capture the more complex behaviour due to stepping of glulam, a finite element model was built incorporating the beams and pile caps as shell elements, and the trussing and piles as beam elements. The long span and slender section of the bridge make it susceptible to both vertical and lateral excitation from human traffic on the bridge. The use of timber also contributed to creating a more flexible structure. Early discussions with the client highlighted the fact that this was likely to be a lively bridge, and mitigation measures were proposed. Through much study, two cable-suspended masses were used as customized tuned-mass dampers to address footstep and jogging excitation respectively. Response was verified through field-testing of actual frequencies and accelerations. 5 Fabrication A parametric 3 D solids model of the entire bridge was created early on in the design process, allowing rapid and detailed investigation of a multitude of design decisions, providing visual feedback to both designer and client.

7 Structural Analysis © StructureCraft Builders Inc.

8 Bridge Erection by Mobile Crane © StructureCraft Builders Inc.

Fabrication of all timber elements occurred in the shop. The direct proximity of the fabrication shop and the design team allowed full-scale »rapid prototyping« of many of the key components of the bridge. Handrails, stanchions, and deck panels all went through several mock-ups and design iterations before settling on a final design optimised for both form and aesthetic.

9 10 Guiding and Setting a Beam © StructureCraft Builders Inc.

6 Erection A tight, remote site, huge structural elements, and harsh winter weather all combined to make the bridge erection a challenge. This, coupled with a desire to complete the lifts before spring thaw and a firm arrival date for a large mobile crane, put a huge emphasis on ease and accuracy of assembly in the field.

11 Tuning the Mass Damper © StructureCraft Builders Inc.

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The main structural elements of the bridge were too large to be transported to the site in modules ready for installation; and fitting up the pieces over the river with a smaller crane would have presented significant environmental and safety challenges. In order to accurately assemble and erect the bridge, the individual elements were prefabricated in the shop and shipped to site as a kit of parts. All cutting, drilling, sanding and finishing was performed indoors under controlled conditions so that members were protected from the elements both in transit and on site. Jigs were built to ensure accurate assembly of the main bridge components in the field. In all, the entire bridge superstructure was erected in three lifts over two days, with the heaviest assemblies weighing in at over 100.000 lbs (45.360 kg).

7 Conclusion Footbridges are an excellent opportunity to exploit timber, especially in beautiful settings. Great care in design and execution must be taken to account for timber´s unique properties. This ensures the structure will remain an enhancement to the setting, enjoyed by all for many years to come. Proper credit goes to all involved, including a sympathetic client with great aspirations! The bridge in Banff was honoured by the Structural Engineer Award for Pedestrian Bridges, the Canadian Wood Council Award, the Award of Excellence of the Canadian Association of Consulting Engineering Companies, the Long Span Footbridge Award, the ACEC-BC Award of Merit and the Canadian Design Build Institute Award. Author: Gerald Epp StructureCraft Builders Inc., Abbotsford, Canada

12 Bow River Footbridge »with« Rocky Mountains © Paul Zizka/StructureCraft Builders Inc.

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Awarding Authority Town of Banff, Canada Design and Structural Design StructureCraft Builders Inc., Abbotsford, Canada Fast + Epp Inc., Vancouver, Canada Inspection Engineer Gerald Epp, Abbotsford, Canada General Contractor StructureCraft Builders Inc., Abbotsford, Canada

BRÜCKENBAUWERKE Neudefinition einer Stadt

Siegens neue Ufer von Frank Jungwirth, Bernhard Schäpertöns

»Siegen – Zu neuen Ufern« war eines der größten städtebaulichen Projekte der Stadt Siegen. Realisiert werden konnte es im Rahmen der Südwestfalen Regionale 2013 und mit Förderung des Landes Nordrhein-Westfalen. Dabei waren die Freilegung der Sieg und die städtebauliche Neuordnung des Umfeldes neben der Verlagerung großer Teile der Universität mitten in die Innenstadt und der Aufwertung des Hauptbahnhofs sicherlich das herausragende Teilprojekt des Vorhabens. Mit dieser integrierten Innenstadtentwicklung wird die Funktion Siegens als Oberzentrum der Region gestärkt, dem Stadtbild das seltene Alleinstellungsmerkmal der »Stadt am Wasser« zurückgegeben und urbanes Leben im innerstädtischen Bereich neu definiert.

1 Wettbewerb und Entwurf Eine Innenstadt umzubauen, ist kein leichtes Unterfangen. Deshalb hat die Stadt Siegen europaweit einen Planungswettbewerb ausgeschrieben, um für die Aufgabe die bestmögliche Lösung zu erhalten. Eine 20-köpfige Jury, zusammengesetzt aus Vertretern von Rat und Verwaltung, aber auch aus unabhängigen Architekten und Landschaftsplanern, traf in einem mehrstufigen Verfahren Anfang 2010 die Entscheidung. Einstimmig wurde der erste Preis der Planergemeinschaft aus Atelier Loidl, Berlin, BPR Dr. Schäpertöns Consult, München, und Schultz-Brauns & Reinhart, München, zuerkannt. Zwei wesentliche Kriterien hatten sich während der Preisgerichtssitzung herauskristallisiert: die Aufenthaltsqualität und Verknüpfungsqualität zwischen der Unter- und Oberstadt.

1 Öffnung der Sieg als ein zentrales Element © Leonard Grosch

2 Wettbewerbsgebiet © Stadt Siegen

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3 Ufer- und Platzgestaltung im Entwurf © Atelier Loidl/BPR Dr. Schäpertöns Consult

Im Entwurf der Planergemeinschaft ist die Siegplatte, die Überbauung des Flusses mit einem Parkdeck, verschwunden und der Fluss vom rechten westlichen Ufer der Sieg, der Brüder-BuschStraße aus über terrassenartige Stufen zu erreichen. Breite Brücken sind vorgesehen, um die Sieg zu überqueren. »Der Entwurf hat eine zeitlose, klare Linie, die ohne Schnörkel auskommt – und die man sich auch in vielen Jahren noch gut anschauen kann«, wurden die Ingenieure und in erster Linie damit natürlich Atelier Loidl von der Jury gelobt. Und auch die hohe Orientierungs- und Führungsqualität in Richtung Oberstadt wurden besonders anerkannt.

plätze entlang der Geschäftsfront der Häuserzeilen. Am Kölner Tor wurde eine platzähnliche Situation geschaffen und dafür die Bushaltestelle Kölner Tor nach Norden in Richtung Obergraben verlegt.

Auf der gegenüberliegenden Seite entstand eine neue Haltestelle, die unter anderem die gute Erreichbarkeit des neuen Universitätsstandortes namens »Unteres Schloss« gewährleistet.

2 Planungskonzept 2.1 Beauftragung Im Juni 2010 von der Stadt Siegen beauftragt, reichte die Planergemeinschaft bereits im September 2010 die kompletten Unterlagen für die Finanzierungsgenehmigung ein. Ende 2011 waren die Fördermittel der Landesregierung Nordrhein-Westfalens für wasserwirtschaftliche Maßnahmen aus dem Städtebauförderprogramm bewilligt und der Planungsprozess konnte fortgesetzt werden. 2.2 Straßengestaltung Die Fußgängerzone zwischen Bahnhof und Sieg wurde neu gestaltet. Die Brüder-Busch-Straße, die entlang dem westlichen Siegufer verläuft, wurde zu einem Boulevard ausgebaut, der auf der anderen Flussseite befindliche Kunstweg aufgewertet. Unter anderem entstanden dort auskragende Terrassen, die Potentiale für exklusive gastronomische Nutzungen bieten. Die Sandstraße, ehemalige Bundesstraße und vormals vierspurig, wurde auf zwei Spuren eingeengt, was zum einen zu einer Verkehrsberuhigung führt, zum anderen Platz schafft für Kurzparkerstell-

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4 5 Boulevard und Flaniermeile entlang dem Fluss © Leonard Grosch

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6 Oberstadtbrücke nach Realisierung © Stadt Siegen

2.3 Öffnung der Sieg 2.3.1 Zentrale Elemente Die Öffnung der Sieg und die Stufenanlage an der Sieg sind das zentrale Element dieses bedeutenden Städtebauprojekts. Für die Flussüberquerung sind drei Brücken neu errichtet worden, und zwar von Norden nach Süden: die sogenannte Oberstadtbrücke, die Brücke Bahnhofstraße und die Apollobrücke.

2.3.3 Stufenanlage Die Stufenanlage nimmt eine Fläche von ca. 700 m² auf einer Länge von ca. 180 m am Ufer der Sieg ein. Insgesamt wurden dafür fast 400 Stehstufen als Stahlbetonfertigteile verlegt. Die Sitzbänke bestehen aus Douglasienholz, das besonders

widerstandsfähig gegen Wasser ist. Neugepflanzte Silberweiden spenden an heißen Sommertagen Schatten. Am Abend wird die Anlage stimmungsvoll von Lichtleisten an den Treppen und dem Uferweg beleuchtet.

2.3.2 Brückenbauwerke Die neue breite Oberstadtbrücke, die senkrecht zur Sieg liegt, stellt eine großzügige Verbindung für Fußgänger und Radfahrer zum Kölner Tor her. Ihr Tragwerk liegt unter der Gehbahn und ermöglicht ungehinderte Blickbeziehungen zwischen den beiden Siegufern. Die Brüstungen sind massiv ausgeführt. Dasselbe Konzept wurde als Klammer zwischen den beiden Flussseiten auch auf die zwei angrenzenden Brücken, die Verlängerung der Bahnhofsstraße und den Übergang am Apollo-Theater übertragen. Die Betonkonstruktion der zweifeldrigen Brückenplatten ist in den Mittelpfeilern eingespannt. Das Tragwerkskonzept, die Materialwahl und die einheitliche Gestaltung sind die gemeinsamen Merkmale der neuentstandenen Brückenfamilie.

7 Stufenanlage mit Lichtleisten und Bepflanzung © Leonard Grosch

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3 Umbau der Stadt 3.1 Anforderungen Der Umbau der Siegener Innenstadt war, bildlich gesprochen, eine Operation am offenen Herzen der Stadt. Die Bauarbeiten bezogen sich auf den Bereich Siegens, der täglich von Zehntausenden Menschen frequentiert wird. Anwohner, Arbeitnehmer, Kunden und Besucher sollten trotz der Baumaßnahme ihre Innenstadt jederzeit erreichen können. Deshalb wurden in enger Abstimmung mit Politik, Stadtverwaltung und Betroffenen die Arbeiten in exakt getaktete Phasen eingeteilt. Insgesamt haben die Arbeiten an der Sieg knapp vier Jahre lang gedauert. Im September 2012 ging es los mit dem Abriss der Siegplatte, einem Parkdeck mit 250 Stellplätzen aus den 1960er Jahren, das den Fluss zu mehr als 80 % verdeckte. 2.500 m3 Stahlbeton wurden zerkleinert, 6.500 t Bauschutt abtransportiert und zig Meter Spundwände längs des westlichen Ufers der Sieg gesetzt, um die dort verlaufende Brüder-Busch-Straße ausreichend zu sichern.

8 Naturnaher Übergang zum »Wasser« © Leonard Grosch

3.2 Flussbereich Die neue Höhenlage des Flusses wird naturnah mit dem Einsatz von Wasserbausteinen sowie Bepflanzung gesichert, Trittsteine in der Sieg schaffen zudem eine unmittelbare Nähe zum Wasser. Je nach Baufortschritt kümmerten sich Biologen um die Abfischung und das Aussetzen der Fische an einer anderen Stelle der Sieg, um die Tiere zu schützen, wenn Staub und Schlamm ins Wasser gerieten.

9 Umbau der Sandstraße kurz vor Fertigstellung © Stadt Siegen

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3.3 Sandstraße Anfang Oktober 2012 wurde mit den Bauarbeiten an der Sandstraße begonnen, die parallel zum östlichen Siegufer, vom Fluss getrennt durch eine Häuserzeile, verläuft. Stück für Stück wurden die alten Versorgungskanäle aus dem Erdreich geholt. Parallel dazu wurde der Unterbau für die neue Straßenoberfläche angelegt. Um dem Problem umherstehender Mülleimer zu begegnen, wurden Unterflurdepots als Müllsammelstellen für die Anwohner eingebaut.

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Nach der Sanierung der Ver- und Entsorgungsleitungen sowie dem Setzen von Fahrbahnbefestigungen wurde im Frühjahr 2013 die siegseitige Fahrbahndecke asphaltiert. Danach verlagerten sich die Baumaßnahmen auf den Gehweg entlang den siegseitigen Häusern und Geschäften. Hierbei wurden zunächst Leitungen der Siegener Versorgungsbetriebe (SVB), von RWE, der Telekom und anderen Versorgern in die Gehwege eingebracht und anschließend der gesamte Weg gepflastert. Der Fußgängerverkehr verlief während dieser Zeit auf der asphaltierten und für den Autoverkehr nach wie vor gesperrten Fahrbahndecke. Um der Sandstraße ihren geplanten alleeartigen Charakter zu verleihen, wurden im Anschluss an die Pflasterarbeiten mehrere Eschen mit kompakter Krone in bereits gesetzte Behältnisse eingepflanzt – ebenso wie auf der gegenüberliegenden Straßenseite. Diese siegseitigen Maßnahmen waren bis Juni 2013 abgeschlossen. Direkt danach begann mit denselben Arbeitsschritten der bergseitige Neubau der Sandstraße. Zunächst wurden wieder Haus- und Kanalanschlüsse verlegt, anschließend die Fahrbahn neu aufgebaut, Gehwegbereiche gepflastert und weitere Eschen gepflanzt. Am 19. Dezember 2013, wie im Bauzeitenplan vorgesehen, gab Bürgermeister Steffen Mues offiziell den Abschnitt Sandstraße–Kölner Tor wieder für den Verkehr frei.

3.4 Oberstadt- und Siegbrücke Als Vorbereitung auf die Errichtung der Oberstadtbrücke wurden Anfang April 2013 im Auftrag der Stadt Siegen wie zuvor vor dem Abriss der Siegplatte Fische aus der Sieg entnommen, um sie vor den anstehenden Bauarbeiten in Sicherheit zu bringen. In der Sieg zu Hause sind unter anderem Bachforellen, Äschen und Koppen. Dann wurde mit einer Ausschachtung überprüft, ob die Ufermauer belastungsfähig genug ist, das schwere Bohrgerät, welches für das Setzen der Bohrpfähle für die Gründung der Brücke benötigt wurde, zu tragen. Anschließend wurden die Bohrpfähle gesetzt, die beiden Widerlager und die Mittelpfeiler im Flussbett betoniert. Die Brücke hat eine Gesamtlänge von 27,75 m sowie eine Breite von 12,00 m.

Die Brüstungen auf beiden Seiten bestehen wie die Brücke selbst aus Stahlbeton und besitzen jeweils in der Mitte Sockel, auf denen die Siegener Symbolfiguren »Henner und Frieder« aufgestellt wurden. Komplett realisiert war sie Anfang 2014, als die Glaselemente auf die Brüstungen montiert wurden. Nach dem Bau der neuen Oberstadtbrücke wurde im November 2013 die Siegbrücke in Verlängerung der Fußgängerzone Bahnhofstraße in Angriff genommen. Die an der Brücke gelegenen Geschäfte erhielten einen provisorischen Eingang. Der Abriss der Siegbrücke erfolgte zwischen Februar 2014 und März 2014. Der Neubau schloss sich kurz danach an, ihre Fertigstellung erfolgte im Juni 2015.

10 Oberstadtbrücke: Aufbringen der Bewehrung © Stadt Siegen

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11 Erscheinungsbild der Sieg-Ufer-Promenade © Leonard Grosch

3.5 Stadtmauer und Stufenanlage Die Stadtmauer im Bereich der Kölner Straße wurde von April 2013 bis Juni 2014 saniert. Im Herbst 2014 wurde der untere Teil der Kölner Straße umgestaltet. Die Fußgängerzone erhielt einen neuen Belag aus sandgestrahltem Betonsteinpflaster, neue Sitzbänke, Fahrradständer und Mülleimer wurden ebenfalls aufgestellt. Während der Monate der Sperrung wurde der Fußgängerstrom jeweils über die baustellenfreie Hälfte der Kölner Straße geführt. Die Geschäfte blieben jederzeit erreichbar. Im Oktober 2014 wurde das erste Betonfundament für die Stufenanlage gegossen, im Frühjahr drauf konnten die ersten Fertigteilstufen verlegt werden und die ersten Baumpflanzungen erfolgen. Gleichzeitig ging es an die Renaturierung des Flussbetts, das zuvor mit Verbundpflastersteinen befestigt war. Die Stufenanlage war Ende 2015 weitgehend fertiggestellt.

3.6 Bahnhofstraße Ab Sommer 2014 wurde die Fußgängerzone Bahnhofstraße neu gebaut, was aus Rücksicht auf Anlieger und Passanten in drei Etappen erfolgte. Zunächst erhielt die Bahnhofstraße einen neuen Belag und eine neue Begrünung, dazu wurden auch hier vorab Leitungsarbeiten durchgeführt. Ausgestattet wurde die Fußgängerzone ebenfalls mit sandgestrahltem Betonsteinpflaster, das zur optischen Aufhellung beiträgt. Die Arbeiten in der Bahnhofstraße waren im Herbst 2015

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abgeschlossen. Ab Sommer 2015 bis August 2016 wurde die Brüder-BuschStraße zur Sieg-Ufer-Promenade aufgewertet und mit viel Grün und Aufenthaltsinseln ausgestaltet. Für die BrüderBusch-Straße ebenso wie für den Kunstweg am gegenüberliegenden östlichen Siegufer wurde ein Granitkleinsteinpflaster verwendet. Dieses Material ist besonders hochwertig und betont aus Sicht der Landschaftsarchitekten den historischen Charakter des Siegumfelds.

12 Bürgermeister Steffen Mues »am« letzten Stein © Stadt Siegen

BRÜCKENBAUWERKE 3.7 Apollobrücke Im zweiten Halbjahr 2015 wurde die Apollobrücke abgerissen und bis zum Herbst 2016 neu errichtet. Sie liegt nun nicht mehr parallel zum die Sieg teilweise überbauenden Kaufhaus, sondern verläuft schräg vom Apollo-Theater hinüber zur Weißmündung und ist barrierefrei. Anfang September 2016 feierten dann 130.000 Menschen drei Tage lang in der Siegener Innenstadt ein großes Fest zur Öffnung der Sieg und der Eröffnung der neugestalteten Innenstadt. 3.8 Letzte Phase Die letzte Phase des Großprojektes markierte die Realisierung eines zweiten Bauabschnitts für die Neugestaltung des oberen Teils der Kölner Straße. Bürgermeister Steffen Mues setzte am 17. August 2017 bei einem Pressetermin symbolisch den letzten Stein des neuen Pflasters ein, handelte es sich doch um die abschließende Maßnahme des großen Städtebauprojekts. 4 Auszeichnungen Die Qualität des städtebaulichen Konzeptes wurde durch die Verleihung mehrerer Preise und Auszeichnungen anerkannt: Deutscher Landschaftsarchitekturpreis 2017, Auszeichnung in der Kategorie »Grüne Infrastruktur als Strategie«; Bundeswettbewerb Europäische Stadt 2018, Kategorie Stadtraum, dritter Platz; polis award 2018, erster Platz »Lebenswerter Freiraum«. Autoren: Dr. Frank Jungwirth Dr. Bernhard Schäpertöns BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG, München

Bauherr Stadt Siegen Entwurf und Planung Atelier Loidl Landschaftsarchitekten Berlin GmbH, Berlin BPR Dr. Schäpertöns Consult, München Schultz-Brauns & Reinhart Architekten, München (nur Wettbewerb) Bauausführung Gebrüder Schmidt Bauunternehmen AG, Kirchen (Abbruch) Heinrich Weber GmbH & C. KG, Siegen (Sandstraße, Kölner Tor, Kunstweg, Kölner Straße, Bahnhofstraße, Brüder-Busch-Straße) Arbeitsgemeinschaft Siegufer (Siegsohle, Ufermauer, Stufenanlage) Fritz Meyer GmbH, Altenkirchen (Oberstadtbrücke, Balkone, Ufermauer, Siegbrücke) B+H Bau GmbH, Ettingen (Apollobrücke) Pressbau GmbH, Erfurt (Sanierung Stadtmauer)

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PRODUKTE UND PROJEKTE Instandsetzung des kompletten Pylons

Fleher Brücke zwischen Düsseldorf und Neuss Die Fleher Brücke verbindet das Bergische Land und den Düsseldorfer Süden mit dem linksrheinischen Rhein-Kreis-Neuss, der Städteregion Aachen sowie mit Belgien und den Niederlanden. Bei ihrer Fertigstellung Ende 1979 war das elegante Bauwerk mit einer Spannweite von 368 m die am weitesten gespannte einhüftige Schrägseilbrücke der Welt. Inzwischen jedoch haben sowohl die Zeit als auch das stetig steigende Verkehrsaufkommen ihre Spuren an der mehr als 40 Jahre alten Rheinüberquerung hinterlassen, weshalb sie engmaschig überwacht wird – und vor kurzem die am Pylon aufgetretenen Betonschäden und Risse beseitigt werden mussten. Der entsprechende Auftrag ging an die Arbeitsgemeinschaft aus Massenberg GmbH und Teupe & Söhne Gerüstbau GmbH, die als Bietergemeinschaft aufgetreten waren. Der Auftragsanteil der Essener Firma Massenberg, eines Mitglieds der regionalen Landesgütegemeinschaften der Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e.V., umfasste die Betoninstandsetzung inklusive Applikation eines Oberflächenschutzsystems auf dem ge-

Einrüstung der Stiele © Massenberg GmbH/Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e. V.

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

Bauwerk mit eingehaustem Pylon © Massenberg GmbH/Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e. V.

samten Pylon. Auf die Firma Teupe aus Stadtlohn entfielen die komplette Ausführung des aufwendigen Spezialgerüstes inklusive aller Stahlbauleistungen sowie die Baustelleneinrichtung. Um den Verkehr möglichst wenig zu beeinträchtigen, montierte das mittelständische Unternehmen, das zu den Marktführern in Deutschland gehört, zunächst in zwei 28-h-Wochenendsperrpausen ein 1.400 m² großes Stahlschutzdach über der gesamten Fahrbahnfläche. Anschließend wurden die beiden Pylonschenkel abschnittweise eingerüstet und in toto eingehaust, für die Gerüstkonstruktion wurden in Summe mehr als 180 t Stahl und 60 t Holzbohlen verbaut. Erst danach konnte die eigentliche Instandsetzung gemäß ZTV-ING Teil 3, Massivbau, Abschnitt 4, Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen, sowie dem Abschnitt 5, Füllen von Rissen und Hohlräumen, erfolgen. Vor Beginn der eigentlichen Arbeiten untersuchte die Massenberg GmbH die gesamte Oberfläche des Pylons auf Abplatzungen, Risse und Hohlstellen und dokumentierte die vorgefundenen Schadstellen: »Es war sicherlich das Ziel, bei diesem wichtigen Übergang über den Rhein größeren Schäden rechtzeitig vorzubeugen«, so Projektleiter Thomas Moormann. Dies deckt sich mit Forderungen der Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e.V., die darauf verweist, dass durch regelmäßige

Stahlschutzdach über Fahrbahnfläche © Massenberg GmbH/Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e. V.

PRODUKTE UND PROJEKTE

Entfernen der schadhaften Betonteile © Massenberg GmbH/Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e. V.

Kontrollen und durch eine unmittelbare fachgerechte Beseitigung der Schäden unnötig hohe Zusatzkosten für die Instandsetzung vermieden werden können. Nach der Voruntersuchung wurden alle losen, zerstörten oder schadhaften Betonteile am Pylon entfernt, die jeweiligen Flächen bis in den »gesunden« Beton hinein frei stemmend und mit festem Strahlmittel strahlend. Anschließend kam in den entsprechenden Bereichen ein zugelassenes Instandsetzungssystem zur Anwendung. Es bestand aus einem Korrosionsschutz, der zunächst mehrlagig auf die Bewehrung aufgebracht wurde. Im nächsten Schritt trugen die Spezialisten zur Verbesserung des Verbundes zwischen Instandsetzungsbeton und Untergrund eine Haftbrücke auf, die Flächen verschlossen sie anschließend fachgerecht mit einem kunststoffmodifizierten zementgebundenen Mörtel (Repair Mortar). Bei beschädigten Flächen ≥ 1 m² erfolgte der Auftrag im Trockenspritzverfahren, die wenigen Risse wurden mit Epoxidharz verpresst.

Einsatz eines polymervergüteten zementgebundenen Betonersatzes © Massenberg GmbH/Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e. V.

Nach Abschluss der Betoninstandsetzung wurde ein OS-C Oberflächenschutzsystem eingebaut, das für frei bewitterte Betonflächen geeignet ist und den Beton vor Wasser, Kohlendioxid und Chloriden schützen soll. Der gewählte Farbton orientierte sich dabei an der ursprünglichen des Pylons. Auch wenn der Pylon in einem relativ guten Zustand war, so bedeutete die Instandsetzung der Fleher Brücke eine besondere Herausforderung für die beteiligten Firmen. So wurde etwa Wasser, das für das Strahlen der Betonoberflächen eingesetzt wurde, aufgefangen und kontrolliert in Tanks geleitet, die sich etwa auf Höhe der Fahrbahn befanden – und dabei handelte es sich immerhin um ca. 2 Mio. l Wasser. Die fachgerechte Ausführung der Arbeiten wurde durch eine Eigen- und Fremdüberwachung sichergestellt, die Bedingung bei der Auftragsvergabe war. Fachfirmen mussten bei der Abgabe des Angebotes die entsprechende Eignung nachweisen und die Qualifikation der

Oberflächenschutzsystem als »Finish« © Massenberg GmbH/Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e. V.

Mitarbeiter und Poliere, zum Beispiel SIVV-Schein, im Sinne der DAfStb-Instandsetzungs-Richtlinie bzw. der ZTVING belegen. Die bauordnungsrechtlich gemäß ZTV-ING zwingend notwendige Fremdüberwachung wurde durch die dafür anerkannte Prüf- und Überwachungsstelle der Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e.V. mit positiver Beurteilung durchgeführt. www.betonerhaltung.com

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Leistungsstarker Korrosionsschutz von Sika

Herstellung der Hochmoselquerung

Brückenbauwerk noch in Verschubphase © Sika Deutschland GmbH

Die Hochmoselbrücke ist das Kernstück einer ca. 25 km langen Neubaustrecke der B 50 neu zwischen der A 1 bei Wittlich und der bestehenden B 50 bei Longkamp. Als bundesweit zweithöchstes Brückenbauwerk verbindet sie nun die Eifel im Westen mit dem Hunsrück im Osten. Der 1,70 km lange Stahlüberbau der neuen Balkenbrücke über der Mosel wird von zehn Pfeilern getragen. Mit einem Gesamtgewicht von mehr als 32.000 t wurde er in 13 Verschubphasen von Osten aus über das Moseltal in Richtung Westen verschoben – und ist dank der bewährten Beschichtung SikaCor EG-System korrosionsgeschützt. Die über 950 vorgefertigten und bis zu 26 m langen Stahlsegmente des Überbaus wurden in den Werken der Surface Protection in Hannover und Eiffage Métal in Lauter-

bourg mit den Produkten von Sika vorbeschichtet. Dafür musste der Stahl zunächst gestrahlt und gereinigt werden, um den geforderten Oberflächenvorbereitungsgrad zu erzielen; der Korrosionsschutz für den Innenbereich der Hohlkästen wurde im Airless-Spritzverfahren appliziert. Die Grundierung erfolgte mit SikaCor Zinc R, anschließend wurden mit SikaCor EG-1 zwei Zwischenbeschichtungen in den Graufarbtönen DB 703 und DB 702 aufgebracht. Als Korrosionsschutz für die Brückenaußenteile des Stahlüberbaus wurden ebenfalls die genannten Grund- und Zwischenbeschichtungen verwendet. Darauf erfolgte zusätzlich die Applikation der witterungs- und UVbeständigen Deckbeschichtung SikaCor EG-4 in dem blauen Farbton DB 510. Insgesamt wurden über 250.000 m² Stahl mit Sika-Systemen beschichtet.

Airless-Applikation der Korrosionsschutzbeschichtung © M. Conrad/Sika Deutschland GmbH

Die Fahrbahn wurde gemäß ZTV-ING, Teil 7, Abschnitt 4 auf einer Fläche von 42.500 m² mit dem folgenden System abgedichtet: eine Grundbeschichtung mit SikaCor HM Primer, die Abdichtung mit der Haftschicht SikaCor HM Mastic und die Einstreuung von Sikalastic-827 HT als Klebeschicht. Danach erfolgten der Einbau des Gussasphalts und der Asphaltdeckschicht. Im Gehwegbereich wurde gemäß ZTVING, Teil 7, Abschnitt 5 als Grundbeschichtung ebenfalls SikaCor HM Primer verarbeitet und anschließend die Nutzschicht mit SikaCor Elastomastic TF und in Teilbereichen mit SikaCor Elastomastic Airless aufgebracht. Damit sind eine sehr hohe mechanische Widerstandsfähigkeit, eine sehr gute Beständigkeit gegen Korrosion und eine hervorragende Haftung auf Stahl gewährleistet. www.sika.de

Bauelemente mit Korrosionsschutz © M. Conrad/Sika Deutschland GmbH

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

Auftragen der Deckbeschichtung © M. Conrad/Sika Deutschland GmbH

Abdichten der Fahrbahn © M. Conrad/Sika Deutschland GmbH

PRODUKTE UND PROJEKTE Ästhetische Windschutzwand von R. Kohlhauer

Errichtung der Hochmoselquerung

Brückenbauwerk nach Fertigstellung © R. Kohlhauer GmbH

Aufgrund der Höhe der Hochmoselquerung von 158 m wurde im Vorfeld ihrer Errichtung gemeinsam mit dem Bauunternehmen entschieden, sie mit reflektierenden Acrylglasscheiben zum Windschutz ohne lärmschutztechnische Aspekte auszustatten – da sich der aufkommende Verkehrslärm auf der Brücke selbst reduziert, bis er auf die im Tal liegenden Anwohner trifft. Die Entscheidung für die transparenten, leicht gebogenen Acrylglasscheiben erfolgte aber auch aus ästhetischen Motiven, um den sogenannten Tunnelblick zu vermeiden und die Windschutzwand so harmonischer an das Landschaftsbild anzupassen. Die Brücke wurde somit auf beiden Seiten und der gesamten Länge von 1,70 km mit einer Windschutzwand versehen, bestehend aus ca. 1.700 Acrylglasscheiben, die den Verkehr vor Windlasten schützen. Diese Lösung bedingte zunächst die Durchführung von Tests und Prüfungen, so dass als Scheibenhalterung nun eine

Stahlträgerkonstruktion dient, in welche die Scheiben mit 20 mm Dicke auf der Baustelle kalt eingebogen wurden. Auf der horizontalen Ebene wurden die Scheiben oben und unten in massive Edelstahlprofile integriert, die die Scheibe gegen die Windkräfte in Form halten sollen. Für den passgenauen Einbau wurden von R. Kohlhauer zusätzlich spezielle EPDMGummiprofile in Auftrag gegeben, um die Widerstandsfähigkeit gegen die auftretende Kräfte nochmals erhöhen zu können. Das Besondere an den gelieferten Scheiben sind die eingebetteten Polyamidfäden, die die gesetzlichen Anforderungen an die Splitterbindung gemäß ZTV-LSW 06 und EN 1794 erfüllen. Die in den Platten integrierten Fäden verhindern ein Herunterfallen von unzulässigen Bruchstücken bei Beschädigungen, außerdem werden die Scheiben durch Edelstahlhalteseile abgesichert. Des Weiteren fungieren die Polyamidfäden auch als Vogelschutz, da sie ein sichtbares Hindernis

Acrylglasscheiben auf beiden Seiten © R. Kohlhauer GmbH

Integration in Edelstahlprofile © R. Kohlhauer GmbH

darstellen. Die hier eingesetzten Scheiben werden deshalb ebenso den Anforderungen gemäß EN 1793 gerecht, darüber hinaus bestechen sie durch eine exzellente Witterungs- und Alterungsbeständigkeit. Die Langlebigkeit des eingesetzten Acryls wird durch die Ökobilanz des Materials nach DIN ISO 14040ff. bestätigt, die lassen sich demnach sogar recyceln. www.kohlhauer.com

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5 . 2019 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Wirkungsvolle Schwingungstilger von KTI

Fußgängerbrücke bei Wuppertal Fußgängerbrücken sind schwingfähige Systeme. Liegen eine oder mehrere Eigenformen in einem kritischen Frequenzbereich von 1,25–4,60 Hz, sind resonanzbedingte Vergrößerungen der Schwingungen durch Personenverkehr möglich. Über die vierspurige Landesstraße L 418 bei Wuppertal-Hipkendahl wurde eine neue Fußgängerbrücke mit 43 m Länge und einem Gewicht von 62 t errichtet. Bereits in der Planungsphase wurde nun festgestellt, dass ihre vertikale Eigenform zu unerwünschten Schwingungen durch den Fußgängerverkehr angeregt werden kann.

Tilger vor Auslieferung © KTI Schwingungstechnik GmbH

Nach Fertigstellung des Bauwerks wurden dann Schwingungsmessungen bei unterschiedlichen Lastfällen durchgeführt, wobei eine Eigenfrequenz von 2,95 Hz und eine sehr geringe Dämpfung von D = 0,30 % gemessen wurden: Die Brücke wurde durch Personenverkehr zu großen Schwingungen angeregt.

Querung einer vierspurigen Landesstraße © KTI Schwingungstechnik GmbH

Bei einigen Lastfällen wurden die Anhaltswerte nach VDI 2038 »Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischer Einwirkung« deutlich überschritten. Ein Schwingungsversuch zur mutwilligen Anregung wurde aus Sicherheitsgründen abgebrochen, da sich ein unkontrolliertes Aufschaukeln der Brücke zeigte. Nach Beendigung der Anregung wurde ein sehr langes Nachschwingen der Brücke festgestellt, so dass Maßnahmen zur Reduzierung jener Schwingungen zu ergreifen waren. Zur Reduzierung der Brückenschwingungen haben KTI Fachingenieure vier vertikal wirkende Schwingungstilger mit je 800 kg Masse konstruiert, wobei die Unterbringung der Sonderkonstruktionen bei den beengten Platzverhältnissen unter der Brücke ebenso berücksichtigt wurde wie das Brückengefälle von 5 %.

Positionen der Tilger © KTI Schwingungstechnik GmbH

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

Die Tilger sind mit je vier Stahlfedern, Trimmgewichten und einer viskosen Dämpfung von D = 12 % ausgestattet, abgestimmt auf eine Brückeneigenfrequenz von 2,95 Hz. Es wurden jeweils zwei Tilger auf der östlichen und zwei Tilger auf der westlichen Seite eingebaut, also an Positionen, die den Punkten der größten Schwingungen der Brücke entsprechen: An beiden schwingt die Brücke um 180° phasenverschoben. Danach wurden weitere Schwingungsmessungen durchgeführt, und zwar analog der ersten Messreihe noch ohne Tilger. Die Schwingungen der Brücke wurden um ca. 65 % verringert, so dass sich die Anhaltswerte nach VDI 2038 einhalten ließen. Die Dämpfung der Brücke wurde durch die Tilger von D = 0,30 % auf D = 6,20 % um den Faktor 21 erhöht.

Tilger nach Einbau © KTI Schwingungstechnik GmbH

PRODUKTE UND PROJEKTE

Synchrones Laufen von sieben Personen: ohne (blau) und mit Tilgern (rot) © KTI Schwingungstechnik GmbH

Die blaue Kurve im hier veröffentlichten Bild dokumentiert das Schwingverhalten der Brücke ohne Tilger, deutlich erkennbar sind die großen Amplituden der gemessenen Schwinggeschwindigkeiten und das lange Nachschwingen. Die rote Kurve zeigt den gleichen Lastfall bei eingebauten Tilgern: Mit Tilgern sind die

Synchrones Hüpfen von sieben Personen: ohne (blau) und mit Tilgern (rot) © KTI Schwingungstechnik GmbH

Schwingungen der Brücke wesentlich geringer und klingen bereits nach ein paar Sekunden ab. Ohne Tilger (blaue Kurve) musste die Anregung schon nach wenigen Sekunden abgebrochen werden, da die Brücke sich sehr schnell zu sehr großen Bewegungen aufgeschaukelt hatte.

Nach Einbau der Tilger (rote Kurve) wurde ein solches Aufschaukeln der Brücke sogar nach erheblich längerer Anregung nicht mehr beobachtet. Damit konnte die Brücke für den Personenverkehr freigegeben werden. www.kti-trautmann.com

Effizienter Baumaterialtransport dank Demag

Mount Hope Bridge in Rhode Island Der in Portsmouth, im US-Bundesstaat Rhode Island, beheimatete, hochspezialisierte Krandienstleister Steel Giraffe LLC hat sich vor allem auf die Nische komplexer Hubprojekte spezialisiert, 90 % davon im Umkreis von 50 km um den Hauptfirmensitz. Viele dieser Projekte nehmen weniger als einen halben Tag in Anspruch, so dass die Firma auf einen besonders flexiblen Kran angewiesen ist, der in kürzester Zeit vor Ort gebracht wird, seine Arbeit erledigt und dann weiterfährt – der Grund, warum die Kaufentscheidung zugunsten des AC 45 City von Demag fiel: Traglasttabelle und Auslegerkonstruktion waren letztlich die ausschlaggebenden Kriterien. Der Dreiachser bietet eine maximale Hauptauslegerlänge von 31,20 m, die Systemlänge erreicht bis zu 44,20 m, wobei der Ausleger vollhydraulisch betätigt wird. Beim Zuschlag für Arbeiten an der MountHope-Brücke zwischen den Rhode-IslandStädten Portsmouth und Bristol war der Kran bereits von großem Nutzen. Die 90 Jahre alte Struktur aus Zeiten vor der Großen Weltwirtschaftskrise wird in einem auf 52 Mio. $ bezifferten, zehnjährigen Sanierungsvorhaben modernisiert, die aktuelle Phase umfasst die Reparatur des angegriffenen Betons der Pfeilerveranke-

rungen. Dazu müssen Baustoffe und Behälter zu einer Plattform auf Höhe der Wasseroberfläche gebracht werden. Eine Möglichkeit war die Aufstellung eines Krans auf einem Ponton im Wasser, was aber sehr kostspielig geworden wäre. Steel Giraffe gab sein Angebot ab, und zwar unter Nutzung seines AC 45 CityKrans auf der Brückenfahrbahn, um das Material über 30 m nach unten zu befördern. Als erste Herausforderung galt es zu gewährleisten, dass die Brücke das Gewicht des Krans plus Last tragen würde, sowie als zweite, nicht beide Fahrspuren zu blockieren. Beides ließ sich, ebenso wie der benötigte Arbeitsradius von 7,90 m, nachweisen, zumal vom Gegengewicht über den Ausleger bis zum Hilfsausleger alles auf dem schlanken 8,70 m x 2,50 m großen Unterwagen Platz fand. Und so konnte das Team, »unterstützt« von der einfachen Kranbedienung via Display, die ca. 20 Hübe in weniger als fünf Stunden absolvieren. Dabei wurde verschiedenartigste Ausrüstung, von Kompressoren und Generatoren bis hin zu Lackbehältern und Werkzeugen, im vorgegebenen Zeitrahmen hinabgelassen.

www.demagcranes.com

Kran für anspruchsvolle Projekte © Demag Cranes & Components Corp.

Arbeiten bei Nacht © Demag Cranes & Components Corp.

5 . 2019 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE »Überwachende« Dehnfuge und Lager von Maurer

Intelligentes Brückenbauwerk bei Nürnberg Die Echtzeitüberwachung von Brücken ohne Vor-Ort-Inspektion wird immer praktikabler: Maurer entwickelt und betreibt im Rahmen des »Digitalen Testfelds Autobahn (DTA)« Messsysteme in zwei Kalottenlagern und einer Dehnfuge – wobei die Betonung auf dem kleinen Wörtchen »in« liegt: Diverse Sensoren sind in die Bauteile integriert, die ohnehin bei nahezu jeder größeren Brücke eingebaut werden müssen. Die instrumentierten Bauteile gehören zum laufenden Pilotprojekt »Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn« des Bundesministeriums für Verkehr und Digitale Infrastruktur (BMVI), das von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) durchgeführt wird. Die MMS-Kalottenlager und die MMS-Dehnfuge wurden über Jahre entwickelt und 2016 bei einer Ersatzneubaubrücke am Autobahnkreuz Nürnberg verwendet. Das Dehnfugenprojekt ist noch nicht abgeschlossen, hat sein zentrales Ziel aber bereits erreicht: Die MMS-Dehnfuge kann

Sensorenpositionierung an der Dehnfuge © Maurer SE

Ermittlung von Fahrzeugparametern © Maurer SE

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

Fahrzeuge in Echtzeit klassifizieren. Ausgangspunkt war die Überlegung, dass sie sich sehr gut zur Verkehrslastmessung eignet, da sie einen direkten Kontakt zu den Fahrzeugen hat und in nahezu allen größeren Brücken vorhanden ist. Neu hinzu kam allerdings, dass alle relevanten Daten (Geschwindigkeit, Last, Zeit) an ein und derselben Stelle erfasst werden. Für die Fahrzeugklassifizierung werden aus dem Gesamtlastsignal jeder Fahrspur die Spitzen herausgesucht, denn sie markieren den Kontakt mit einem Reifen. Nachdem die relevanten Daten für jede Achse ausgewertet wurden, werden die Achsdaten gruppiert und der Fahrzeugtyp nach Achsanordnung und -last bestimmt. Dies entspricht der Funktion einer Wiegeeinrichtung mit einer Genauigkeit von derzeit ca. ±10 % der Achslasten. In der Summe erlauben die Daten eine relativ genaue Ermittlung der Verkehrslasten und sind unter anderem für das Wartungsmanagement der Brücke verwertbar.

Entwickelt wurde die MMS-Dehnfuge aus einer vierprofiligen, wasserdichten Maurer-Schwenktraversen-Dehnfuge: – Wägezellen in den Lagern an beiden Enden jeder Traverse ermöglichen die präzise Lokalisierung des Belastungszentrums eines Reifens auf der Fuge. – Die Lamellen sind längs segmentiert und verringern so die gegenseitige Beeinflussung der Signale von verschiedenen Fahrspuren. – Die Elastomerdichtungen sind so angeordnet, dass die Fuge trotz Segmentierung wasserdicht ist. – Auf die Lamellen aufgeschweißte rautenförmige Platten reduzieren Lärmemissionen und sorgen für einen gleichmäßigeren Kraftverlauf beim Überrollen der Reifen. – Seilzugsensoren messen den Abstand zwischen der ersten und dritten Lamelle und liefern die effektive Spaltbreite bzw. Verschiebung. – Beschleunigungssensoren geben Einblicke in das Schwingungsverhalten der Lamellen. Die gesamte Signalauswertung ist in einem Schaltschrank an der Brücke untergebracht. Eine Herausforderung war, dass die gemessenen Werte für Last und Geschwindigkeit von den realen der überfahrenden Fahrzeuge abweichen. Gründe sind die dynamischen Wechselwirkungen zwischen Reifen und Dehnfuge sowie die geschwindigkeitsabhängige Vibration der Fuge nach jeder Überfahrt. Um diese dynamischen Effekte bewerten und rechnerisch kompensieren zu können, erfolgten im September 2016 und April 2018 Kalibrierungsfahrten mit zwei definierten Lkws: einem dreiachsigen Muldenkipper (27,70 t) und einem fünfachsigen Sattelzug (40,20 t), und zwar mit Geschwindigkeiten von 5 km/h, 30 km/h, 60 km/h und 90 km/h. Darauf wurde zudem ein numerisches Simulationsmodell aufgebaut, das die Dynamik von Fahrzeug und Fuge sowie deren Wechselwirkungen nachbilden kann. Damit lassen sich Kalibrierungsfahrten jetzt virtuell durchführen, und die Ergebnisse ermöglichen eine noch genauere Analyse.

PRODUKTE UND PROJEKTE

Lasten und Verdrehungen an den Lagern © Maurer SE

Messpunkte im Kalottenlager © Maurer SE

Zentrales Resultat des Lagerprojekts ist, dass die intelligenten MMS-Lager neben ihrer eigentlichen Lagerfunktion zusätzlich drei Monitoringbereiche abdecken: – Ermittlung der Verkehrslasten, – Überwachung der Brücke und – Eigenüberwachung des Lagers. Lager sind wesentliche Elemente vieler großer Brücken, die direkt auf deren Zustandsänderungen reagieren. Daher ist das Messen und Analysieren jener Reaktionen ideal, um Informationen zu erhalten. Der Erfolg aus dem Projekt ist, dass sich die gemessenen Signale so hoch auflösen lassen, dass die Verkehrsbelastung abgeleitet werden kann. Die Lager fungieren also als Bridge-Weigh-inMotion-(B-WIM-)System. Mit Hilfe eines Auswertungsalgorithmus werden in Echtzeit quasistatische und schwankende vertikale Lagerlasten, Lagerverschiebung und Rotation aus den Lagerdaten identifiziert. Verkehrslasten sind so bei regulären Geschwindigkeiten von 80–90 km/h auf ±10 % genau zu messen. Zudem liefern die Lager die Eigenfrequenzen der Brücke.

Im nächsten Schritt sollen mit einer tiefergehenden Analyse der Haupteinflussfaktoren bessere Kompensationsalgorithmen entwickelt werden, damit die Messergebnisse noch aussagekräftiger werden. Mit einem Verständnis der Korrelation zwischen Brückenzustand und Verkehrseffek-

ten ist es möglich, genauere Modelle für die Zustandsprognose zu entwickeln, was ein effizienteres und wirtschaftlicheres Instandhaltungsmanagement durchzuführen erlaubt. www.maurer.eu

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5 . 2019 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Zukunftsweisendes Preventer-System von Ischebeck

Mikropfahlherstellung bei drückendem Wasser Für den Bau einer Unterquerung der vielbefahrenen Bahnlinie von Mainz nach Frankfurt am Main im hessischen Ginsheim-Gustavsburg müssen Spundwände bis zu einer Tiefe von 10 m unterhalb des Grundwasserspiegels in die Erde gerammt und rückverankert werden, um das drückende Grundwasser von der Unterführung fernzuhalten. Laut Bemessung ist die Spundwand mit 21 m langen Pfählen temporär rückzuverankern, die aber nur mit 7° Neigung eingebaut werden dürfen, um in der Kies-Sand-Schicht zu bleiben und die Pfähle beim späteren Aushub problemlos zurückbauen zu können. Schon in der ersten Ankerlage zeigte sich, dass der Grundwasserspiegel mindestens 1,50 m über der Bohrebene für die späteren Zugpfähle liegen wird. Das ausführende Unternehmen ist daher auf das PreventerSystem von Ischebeck umgestiegen, das es erlaubt, trotz anstehenden Wassers die Spundwand zu durchbohren und den Mikropfahl einzubringen.

Struktur des Preventer-Systems © Friedr. Ischebeck GmbH

Verlängerung des Bohrgestänges © Friedr. Ischebeck GmbH

BRÜCKENBAU | 5 . 2019

Dieses System besteht aus einem Ventil, welches über eine Steuereinheit und Druckluft geöffnet oder geschlossen werden kann; im geschlossenen Zustand verhindert es ungewollten Rückfluss. Der Preventer wird am Bauwerk befestigt, bevor mit dem eigentlichen Einbau der Mikropfähle begonnen wird. Man kann mit ihm gegen eine Wassersäule bis zu 20 m (2 bar) bohren. Für die Unterquerung in Gustavsburg wurde zunächst ein Rohrstück mit angeschweißten Flanschen mit der Neigung des Zugpfahls von 7° an die Spundwand gesetzt und dann der Preventer angeschraubt. In einem ersten Schritt musste die Spundwand durchbohrt werden. Hierzu hat Ischebeck eine spezielle Bohrkrone entwickelt, die aus einem einseitig geschlossenen Rohr und einer Bohrschneide besteht, wobei die sogenannte Ringbohrkrone mit der Bohrstange durch den Preventer geführt wird: Sobald er über die Membrane mit Druckluft geschlossen ist, wird innerhalb von 1–2 min die Spundwand gefahrlos aufgebohrt. Im zweiten Schritt wurde das Bohrgestänge mit der Ringbohrkrone vorsichtig gezogen und der Preventer über die Zuführung weiterer Druckluft vollständig geschlossen. Daraufhin folgten der Austausch der Bohrkrone gegen eine Kreuzbohrkrone mit 130 mm Durchmesser und das Wiedereinführen des Gestänges durch den Preventer. Anschließend ließ sich das Gestänge wie gewohnt bohren. Ein Rückfluss der Zementsuspension erfolgt weiterhin, allerdings in gedrosselter Form. Auch das Kuppeln der Stahltragglieder ist durch eine leichte Änderung des Luftdrucks auf die Membran weiterhin problemlos möglich.

Nach Erreichen der vorgesehenen Länge wurde der Pfahl mit einem kurzen Verlängerungsstab in den Preventer hineingeschoben, um ihn mit einer Stahlplatte zu verschließen. Über Nacht härtet der Zementleim aus, so dass der Preventer am Folgetag abgeschraubt, gesäubert und schnell wieder eingesetzt werden kann. In Gustavsburg hat man abschließend auf dem verbleibenden Rohrstutzen Kopfplatte und Kugelbundmutter montiert und festgezogen, wobei ein Vorspannen nicht erforderlich war. Bei diesem Bauvorhaben kamen insgesamt vier Preventer zum Einsatz, mit deren Hilfe 16 Zugpfähle vom Typ 52/26 mit einer Länge von 21 m hergestellt wurden. www.ischebeck.de

Kontrollierter Rückfluss der Zementsuspension © Friedr. Ischebeck GmbH

Einsatz von vier Preventern, linker bereits verschlossen © Friedr. Ischebeck GmbH

PRODUKTE UND PROJEKTE Projektspezifische Spezialgerüste von Gemeinhardt

Brückeninstandsetzung mit Präzision Seit Mai vergangenen Jahres wird die Carl-Alexander-Brücke in Dornburg-Camburg, eine 126 m lange Stahlfachwerkquerung der Saale, grundhaft instandgesetzt. Mit dabei ist die Gemeinhardt Gerüstbau Service GmbH, die vor ein paar kniffligen Aufgaben stand. So kamen die Sanierer lediglich von der linken Seite an die Brücke, denn rechts grenzt sie direkt an die Bundesstraße, außerdem erwies sie sich als kaum belastbar. Und: Sie ist zwar nur 10 m hoch, »dank« regelmäßigen Hochwassers bleibt aber Treibgut in von unten aufgebauten Gerüsten hängen. Letztlich vermochte Gemeinhardt jedoch, all jene Herausforderungen zur Zufriedenheit des Auftraggeber zu bewältigen.

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Carl-Alexander-Brücke mit Einhausung © Gemeinhardt Gerüstbau Service GmbH

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Seit dem extremen Elbhochwasser von 2002 hat Gemeinhardt ein weiteres Geschäftsfeld entwickelt, nämlich die Brückensanierung, bei der Termintreue eine große Bedeutung hat, gerade bei der Sächsischen Bau, die vorwiegend für die Deutsche Bahn tätig ist. Rund 20 Bauprojekte hat das Unternehmen mit den Spezialgerüstbauern aus Roßwein bei Dresden realisiert, und zwar stets im vorgegebenen Kosten- und Zeitrahmen, was unter anderem auf dem kontinuierlichen Austausch und der gemeinsamen Entwicklung von Lösungen basierte. Die erreicht Gemeinhardt auch dadurch, dass sie in besonders komplizierten Fällen auf dem eigenen Hof Probegerüste bauen. Solche Detailgenauigkeit überzeugt Auftraggeber immer wieder, im Übrigen

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5 . 2019 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Intelligente Funksender von Paschal

Beton-Monitoring in Echtzeit Bei dem Betonierprozess sehen sich die Beteiligten mit vielen Herausforderungen konfrontiert: Fehlende Echtzeiteinsicht in den Betonreifestatus, zeitaufwendige Datenerfassung und -verarbeitung sowie fehleranfällige Proben verhindern einen schnellen und reibungslosen Betonierprozess. Hierfür bietet Paschal Maturix™ die Lösung! Denn mittels intelligenter, kabelloser Funksender wird eine Analyse der Betonfestigkeit durchgeführt – und dies erlaubt sowohl eine verbesserte Planbarkeit als auch ein orts- und zeitunabhängiges Monitoring in Echtzeit. Aufgrund der Echtzeitanalyse der Betonfestigkeit wird der optimale Zeitpunkt des Ausschalens ermittelt, so dass sich zum einen die Fehlerzahl wegen zu frühen Ausschalens reduziert und zum anderen keine überflüssigen Wartezeiten während der Betonreifephase entstehen. Ganz bequem erhält der Anwender eine Benachrichtigung, sobald der Zielwert erreicht wurde oder eine zu hohe Differenz der Innentemperatur auftritt. Um eine bestmögliche Betonqualität zu garantieren, kann die Betontemperatur zudem mit Hilfe der Steuerung von Beheizungs- und Kühlanlagen ortsunabhängig kontrolliert und angepasst werden.

Durch die Übermittlung der benötigten Aushärtungszeit des überwachten Betons kann besser geplant und die Kapazität optimal genutzt werden. Die Maturix-Software ist eine benutzerfreundliche webbasierte Anwendung, auf die sich von überall aus zugreifen lässt. Dank der Analysen und der aufgezeichneten digitalen Dokumentation von Messergebnissen wird der administrative Aufwand erheblich verringert. Die fundierten Daten liefern darüber hinaus die Grundlage für Entscheidungen und dienen als Qualitätsnachweis.

www.paschal.de

Hocheffektive Noise Control Barrier von Heras

Lärmminimierung auf Baustellen Heras Mobilzaun bietet in Europa jetzt die zweite Generation Lärmschutzmatte an. Diese temporäre Lärmschutzmatte ist eine Weiterentwicklung der ersten, die 2015 auf den Markt kam. Die neue Version zeichnet sich durch eine bessere Lärmminderung, längere Lebensdauer und leichtere Montage aus. Im Jahr 2015 führte Heras die Lärmschutzmatte auf dem europäischen Festland ein: eine wattierte Matte, die an Bauzäunen aufgehängt wird, um den Baulärm zu verringern. In den vergangenen Jahren hat sie sich bei vielen Projekten als sehr nützlich erwiesen, hinter den Kulissen arbeitete Heras jedoch an einer Optimierung. Die wichtigste Verbesserung betrifft die Lärmminderung: die Lärmschutzmatte 2.0, auch Noise Control Barrier (NCB) genannt, reduziert Geräusche um bis zu 32,80 dB, was deutlich höhere Werte als beim Vorgängermodell sind. Die Ergebnisse wurden an zahlreichen Bau-

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stellen sowie bei Events und Veranstaltungen bestätigt, geprüft nach DIN EN ISO 10140-2:2010. Die Abmessungen wurden ebenfalls geändert, so dass für einen kompletten Bauzaun nunmehr drei Matten benötigt werden. Durch das schmale Format von 1,20 m x 2,00 m wird das Aufhängen der Lärmschutzmatten zudem wesentlich einfacher, außerdem lassen sich die Matten flexibler für diverse Anwendungen nutzen.

Ein dritter Fortschritt betrifft das Material. Das erste Modell war eine wattierte Matte. Die Lärmschutzmatte 2.0 besteht aus einer speziell patentierten Oberfläche, also ohne absorbierende Schicht. Dies verlängert die Lebensdauer und macht sie wartungsfrei, zugleich ist das Material feuerhemmend und daher bestens geeignet zum Beispiel für den Einsatz um Aggregate. www.noise-control-barrier.com

S O F T WA R E U N D I T Aktualisierte Produktpalette von Weise

Neues zur digitalBAU 2020 Zur neuen Messe digitalBAU, die vom 11.–13. Februar 2020 in Köln stattfinden wird, stellt Weise Software seine umfangreiche Produktpalette für Architekten und Ingenieure in der Version 2020 vor: Weise Software hat sein gesamtes Portfolio, eine Büro- und Projektmanagementlösung, HOAI-, Bautagebuch-, Baukalender- und SiGe-Programme sowie Software zur Bildverortung, zur Erstellung von Brandschutznachweisen und von Flucht- wie Rettungswegeplänen etc. umfassend, an aktuelle Gesetze und Richtlinien angepasst und mit neuen Funktionen erweitert – und präsentiert diese Versionen nun erstmals am Stand H 7.307. Zu den wichtigsten Neuerungen gehört die Anpassung von Verträgen an das jüngste EuGH-Urteil in der Honorarsoftware HOAI-Pro. So wurde die Honorarberechnung nach DIN 276, Stand vom Dezember 2018, inklusive GAEB-Import überarbeitet. Ferner wurden flexible Einstellmöglichkeiten zur Abrechnung gemäß EuGH-Urteil geschaffen. So lassen sich jetzt beispielsweise bei den anrechenbaren Kosten die Interpolation, Honorarzone und der Honorarsatz umgehen, Kostenansatzbezeichnungen ändern oder Leistungsphasen individuell untergliedern. Das Modul Architekten- und Ingenieurverträge nach HOAI der digitalen Formularsammlung PrintForm 2020 wurde ebenfalls aktualisiert und um Hinweise zum EuGH-Urteil und den daraus resultierenden Folgen für die Vertragspraxis ergänzt. Neu ist zudem das Modul »Ressourcenplanung« in der Bauzeitenund BudgetGanz einfach! planungssoftware Unsere Projekt-Manager 2020, Mediadaten das eine projekt- und planübergreifende

Auswertung ermöglicht, und zwar inklusive des Anlegens und Strukturierens von Ressourcengruppen und der Verwaltung von Abwesenheits- oder Urlaubszeiten. Darüber wurde eine optimierte Schriftskalierung beim Druck von Netzplänen und die Option »Auto-Korrektur« für die automatisierte Rechtschreibprüfung eingefügt. Fluchtplan 2020, die Software zur Erstellung von Flucht- und Rettungswegeplänen erhielt neue CAD-Bausteine und Typen, ferner wurden alle Symbole gemäß DIN ISO 7010 aktualisiert und »Gebäudeschnitt« integriert, um für Feuerwehrlaufkarten oder Übersichtspläne schematische Querschnitte anfertigen zu können. Und beim SiGe-Manager 2020 wurde der Gefährdungskatalog für Hochbau, Tiefbau und Bauen im Bestand überarbeitet und an heutige Richtlinien angeglichen. Verbessert und funktional ausgebaut wurde auch das nach dem PeP-7-Standard zertifizierte Controllingwerkzeug

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VvW Control für die Steuerung, Dokumentation und Kontrolle von Büro- und Projektaktivitäten, zu den zahlreichen Detailverbesserungen gehören unter anderem eine erweiterte und vereinfachte Übernahme von Projekten von vorherigen Tagen in der Zeiterfassungstabelle oder eine verbesserte Zeitübernahme aus dem Controllingmodul für die Honorarabrechnung nach Tagessätzen. Bildverortung 2020 wiederum, ein optionales Programm, erlaubt Fotos, etwa von Mängeln oder dem Baufortschritt, auf Plänen zu verorten, zu beschreiben, auszugeben und zu verwalten. Und bei großen Plänen oder für Detaildarstellungen können jetzt auch Planausschnitte definiert, bearbeitet und ausgedruckt sowie mehrere Planoder Bildmarkierungen als Vorlagen definiert, verwaltet und zur schnellen Eingabe sich wiederholender Werte verwendet werden. www.weise-software.de

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5 . 2019 | BRÜCKENBAU

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S O F T WA R E U N D I T Aktuelle BIM-Lösung von Allplan

Parametrische Planung von Brücken Allplan, führender europäischer Anbieter von offenen Lösungen für Building Information Modeling (BIM) bietet jetzt die neue Version seiner parametrischen Lösung Allplan Bridge 2019 an, die speziell auf den Brückenbau zugeschnitten ist und mit der sich selbst komplexe Geometrien mit hohem Detaillierungsgrad auf einfache Weise bearbeiten lassen. Neben zahlreichen Detailverbesserungen enthält sie zudem eine leistungsstarke Funktionalität zur Erfassung von Spanngliedern und zur Planung des Spannvorgangs. Mit Allplan Bridge ist eine Vielzahl von Spannkabeltypen einfach zu modellieren: mit sofortigem und nachträglichem Verbund, intern und extern, längs, quer und vertikal sowie auch mit nicht standardisierter Geometrie. Das heißt, auf Basis von benutzerdefinierten 3-D-Kabelpunkten generiert der Anwender automatisch die Geometrie eines Spannkabels entlang der Brückenkonstruktion, wobei jeder 3-D-Punkt durch die Position entlang der Achse und im Querschnitt mit Bezug auf einen Referenzpunkt festgelegt wird. Bei der Detailberechnung des Spannkabelverlaufs werden die variablen Parameter von der Software wiederum automatisch

so gewählt, dass die Reibungsverluste beim Spannen minimal sind. Um die Lage des Spannkabels in der Querschnittsebene einfacher festlegen zu können, steht im Querschnitt überdies ein spezielles Punktraster zur Verfügung, welches das Kopieren und Spiegeln des Spannglieds in Längs- und Querrichtung erleichtert. Und: Für jedes im Modell festgelegte Spannkabel gibt es die Option, einen Spannvorgang zu definieren. Zur Verfü-

gung stehen die Spannaktionen Spannen, Keilschlupf und Nachlassen, verbunden mit der Möglichkeit, typische Spannsequenzen als »Spanngruppen« unter einem benutzerdefinierten Namen festzulegen, um den Eingabeaufwand gering zu halten. Diese Aktionen können sich auf den Anfang, das Ende oder beide Seiten des Spannkabels gleichzeitig beziehen. www.allplan.com

BIM-Schalungsplanung durch Doka

Sofistik-Gebäude in Nürnberg Mit Hilfe von BIM lassen sich sämtliche Projektinformationen von der Planung über die Errichtung bis hin zur Fertigstellung und Wartung eines Bauwerks koordinieren, dessen kompletter Lebenszyklus wird also digital und zentral an einem Ort verwaltet. Der Bausoftwarehersteller Sofistik AG zählt zu den Pionieren für BIM in Deutschland, sein neues Bürogebäude in Nürnberg plant und realisiert es daher mit jener Arbeitsmethodik. Für Doka war dies nun ein ideales Projekt, um neue praktische Erfahrungen mit BIM zu sammeln und zu vertiefen, zumal die Zusammenarbeit aller Beteiligten virtuell auf Basis der BIM-Software Autodesk Revit erfolgte, um einen umfassenden und effizienten Ablauf sicherstellen zu können. Daraus ergab sich, dass auch Doka die Schalungsplanung in Revit abgebildet hat, so dass Informationsverluste beim Austausch der Daten vermieden wurden.

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Eine weitere Anforderung war die 4-DSimulation der Schalungsplanung, die räumliche 3-D-Darstellung um die Dimension Zeit ergänzend. Nicht nur das Bauwerk an sich wurde simuliert, sondern der gesamte Ablaufprozess mit Daten über Beginn und Fertigstellung sowie Zeitangaben für einzelne Bauabschnitte. Das Bauunternehmen war so in der Lage,

den Baufortschritt zu einem bestimmten Datum anzusehen, stets den Überblick zu wahren und immer zu wissen, inwieweit der Bauzeitplan eingehalten wird. So wurde eine einheitliche und transparente Informationslage über alle Projektbeteiligten hinweg geschaffen. www.doka.de

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Neue Fachmesse für digitale Lösungen in der Baubranche

digitalBAU mit digitalBAU Startup Award Vom 11. bis 13. Februar 2020 findet erstmals die digitalBAU in Köln statt. Auf dieser neuen Fachmesse, veranstaltet von der Messe München und dem Bundesverband Bausoftware, präsentieren sich über 140 Unternehmen, daneben ist ein umfangreiches Programm geplant, unter anderem drei Fachforen zu den Topthemen der Baubranche umfassend. Ein weiteres Highlight: Erstmals wird vor Ort der digitalBAU Award für aussichtsreiche Start-ups vergeben. Bis zum 15. Dezember 2019 können sich Start-ups aus den Bereichen Planung, digitales Handwerk, Prozess, Neugeschäft, BIM und HOAI, Smart Home, Smart Building, Data to Building, digitale Lieferkette, Plattformen, Bau, digitale Mitarbeiter, Green Tech, AR/VR sowie digitale Lösungen für die Bauindustrie online bewerben. Aus den eingereichten Beiträgen wählt eine Jury aus internationalen Experten und Investoren dann zehn Finalisten, die auf der Main Stage der digitalBAU ihr Geschäftsmodell oder Produkt pitchen. So sammeln die Teilnehmer bereits wertvolle Geschäftskontakte, der Gewinner

wird nach den Pitches durch die Jury auf der Messe bestimmt. Als Gewinn winken Pitches von potentiellen Unternehmen, globalen Marken und Investoren sowie ein kostenloser Stand auf der StartupCon 2020. Zudem erhält der Gewinner kostenlose Marketing- und Medienpakete zur Bewerbung seiner Idee. Drei WildcardGewinner stehen schon fest: Bereits ins

Finale des digitalBAU Award geschafft haben es Incept 3D, Lumoview und Zedach Digital, die sich auf der diesjährigen StartupCon (29.–30. Oktober 2019) qualifiziert haben, ergo mit ihren Ideen die Jury zu überzeugen vermochten. www.digitalbau.de

Neues Verbundprojekt der Ruhr-Universität Bochum

Effiziente Zahlungsprozesse für Baudienstleister In der Bauindustrie arbeiten häufig viele Dienstleister, wie zum Beispiel Ingenieure, Baufirmen, Handwerker, Subunternehmer, Gutachter, Projektmanager und Rechtsanwälte, gemeinsam an einem Auftrag, und es kommt zu komplexen Vertragskonstellationen. Hakt es irgendwo im Prozess an einem Detail, kann sich die gesamte Zahlungskette verzögern. Durch das Verknüpfen verschiedener digitaler Technologien soll nun künftig gewährleistet werden, dass erbrachte Dienstleistungen umgehend bezahlt werden. »Das ist gerade für kleine und mittlere Betriebe wichtig, die sonst ein hohes Risiko tragen, bei ausbleibenden Zahlungen ihre Liquidität zu verlieren oder insolvent zu gehen«, so Prof. Dr. Markus König, Leiter des Bochumer Lehrstuhls für Informatik im Bauwesen. Das bedeutet, alle am Bau beteiligten Akteure sollen Teil einer Blockchain sein.

Dabei handelt es sich um eine digital abgebildete Transaktionskette, wobei einzelne hintereinander hängende Blöcke den einzelnen Transaktionen entsprechen. Jede dieser Transaktionen ist durch einen Smart Contract geregelt, also durch einen digitalen Vertrag, in dem die Leistungen vereinbart sind, die die beteiligten Akteure erbringen müssen, um ihr Geld zu erhalten. Die Akteure sind über eine ID in dem digitalen System registriert und können auf einem mobilen Gerät direkt auf der Baustelle bestätigen, wenn sie eine Leistung erbracht haben. Das System benachrichtigt dann automatisch die Bauabnahme, und der Prüfer ist in der Lage, den Auftrag als erledigt zu markieren oder Mängel zu melden – ebenfalls mit einer mobilen Anwendung. Fällige Rechnungen lassen sich dann automatisch zur Zahlung anweisen. Nach dem Blockchainprinzip bauen die einzelnen Trans-

aktionen aufeinander auf. Eine spätere Transaktion ist nur möglich, wenn die vorausgehenden früheren Transaktionen als richtig bestätigt wurden. Das Bochumer Forschungsteam vom Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen entwickelt in dem Projekt digitale Abrechnungsmodelle für ein automatisiertes Zahlungs- und Vertragsmanagement, erarbeitet werden ergo die Softwarearchitektur der BIM Contracts und Prozesse zur automatisierten Erstellung von projektspezifischen Smart-ContractNetzwerken. Neben Adesso, der RuhrUniversität Bochum und der Universität Duisburg-Essen sind hier die Freundlieb Bauunternehmung sowie die Rechtsanwälte Kapellmann als Kooperationspartner beteiligt. www.ruhr-uni-bochum.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 Einzigartiges Pilotprojekt des Freistaats Bayern

Straßennetzerfassung mittels Lasern Mit allein 14.500 km Staatsstraße verfügt Bayern über eines der dichtesten Straßennetze der Welt. Um dieses Netz funktionstüchtig und verkehrssicher zu halten, wird es regelmäßig überprüft und instand gesetzt. Das heißt, der Zustand der Staatsstraßen in Bayern wird alle vier Jahre im Rahmen einer Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) dokumentiert. Die derart gesammelten Daten helfen anschließend, die Straßen mit dem dringendsten Sanierungsbedarf festzulegen und so die entsprechenden Haushaltsmittel wirtschaftlich einzusetzen. Allerdings kann bei der ZEB nur der Zustand der Fahrbahnoberfläche, also Ebenheit, Griffigkeit, Risse oder Flickstellen, ermittelt werden. Diesen Sommer kommt nun zusätzlich ein spezielles Messsystem zur Anwendung, mit dem sich auch in die Tiefe schauen lässt: das Traffic Speed Deflectometer (TSD). Ein damit ausgerüsteter Sattelzug fährt mit Geschwindigkeiten bis 60 km/h das Straßennetz ab – wobei

Lasersensoren messen, wie sich die Fahrbahn unter der Lastachse des Sattelaufliegers verformt, was wiederum Rückschlüsse auf die Tragfähigkeit des Straßenkörpers zulässt. Verkehrsminister Reichhart verspricht sich davon wichtige Erkenntnisse: »Wenn wir wissen, wo welche Tragfähigkeiten bestehen, können wir die Haushaltsmittel auch einsetzen, um die strukturelle Substanz dort zu verbessern, wo es geboten

ist«, so Reichhart. »Deshalb wenden wir das Verfahren in Bayern nun als erstes Bundesland zur Erfassung des gesamten Straßennetzes an.« Im Rahmen des Pilotprojekts wird der Sattelzug noch bis zum Herbst jeden der 14.500 km Staatsstraße abfahren, Ergebnisse liegen dann voraussichtlich in der ersten Jahreshälfte 2020 vor. www.stmb.bayern.de

Biodiversitätsinitiative der Deutschen Bahn

Lebensräume für mehr Vielfalt Deutsche Bahn (DB) startet neues Projekt für mehr Biodiversität: Bis 2021 testet sie, wie sie ihre Flächen für mehr Artenschutz umgestalten kann. Das heißt, es werden neue Lebensräume für Pflanzen, Insekten und andere Tiere angelegt, um auf Basis der so gewonnenen Erfahrungen zu überprüfen, welche Maßnahmen sich wo und in welchem Umfang realisieren lassen. Unterstützt wird die DB von der Bodensee-Stiftung, dem Global Nature Fund und dem Institut für Lebensbezogene Architektur. Die ersten Pilotprojekte sind bereits im Werden: Am Fahrzeuginstandhaltungswerk in Nürnberg hat die DB auf 280 m² Blühwiesen gepflanzt, die als Nahrungsquelle für Insekten dienen, am Kaiserbahnhof in Potsdam befindet sich eine 1.100 m² große Fläche schon in der Umgestaltung. Und beim 6-Seen-Projekt in Duisburg-Wedau, einem der größten Stadtentwicklungsvorhaben NordrheinWestfalens, ist geplant, die Freiflächen nachhaltig zu bewirtschaften, im Übrigen genauso wie beim Ausbau des ICE-Werks in Rummelsburg. »Wir als Deutsche Bahn leisten unseren Beitrag für den Artenschutz«, so Andreas Gehlhaar, Leiter Um-

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weltschutz bei der DB. »Die Zahl der Insekten in Deutschland ist in den vergangenen Jahren um bis zu 80 % zurückgegangen. Dem wollen, können und müssen wir entgegenwirken.« Die Lösungen sollen optimal auf die Umgebung abgestimmt werden und Lebensräume bieten, die regional notwendig sind, was wiederum die individuelle Analyse einer jeden einzelnen Fläche bedingt. »Aufgrund der Vielfalt und Menge der Flächen, die die DB besitzt, ist das Poten-

tial zur Förderung der Artenvielfalt groß«, so Sven Schulz von der Bodensee-Stiftung. »Die Bandbreite der Maßnahmen reicht dabei von Nisthilfen für Vögel über das Anlegen von Blühflächen bis hin zur Bepflanzung von Schallschutzwällen. Oftmals können wir aber mit kleinen Veränderungen schon viel erreichen.« www.biodiversity-premises.eu www.bodensee-stiftung.org www.deutschebahn.com

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Konzept der Technischen Universität München

Kransteuerung per Touchscreen

Wer einen Kran benutzt, will damit in der Regel eine Last zu einem anderen Ort transportieren. »Das heißt, ich will den Haken, an dem die Last hängt, von A nach B bewegen«, so Felix Top, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik. Allerdings wird bei den bestehenden Kransteuerungen nicht der Haken, sondern die einzelnen Antriebe des Krans angesteuert. Der Grund: Früher waren die Stellhebel direkt mit den Antrieben gekoppelt. Für jedes Gelenk des Krans existierte ein Stellhebel, der sich in verschiedene Richtungen bewegen ließ. Der Fahrer oder die Fahrerin musste dann umrechnen, welche Gelenke wie zu bewegen sind, um den Haken in die gewünschte Richtung zu steuern. Mittlerweile funktioniert die Steuerung der Antriebe zwar mit Hilfe von Funksignalen, aber die Belegung der Stellhebel ist immer noch die gleiche. Gemeinsam mit Lorenz Prasch vom Lehrstuhl für Ergonomie arbeitet Top an neuen Steuerungskonzepten, wobei die Forscher drei unterschiedliche Lösungen entwickelten: »Bei allen neuen Steuerungsvarianten wird nicht mehr der Kran, sondern die Last direkt »›gesteuert‹«, so Prasch. Das neue »Gerät« besteht aus einem Steuerungsmodul mit zwei Joysticks. Mit einem Hebel kann die Bewegung des Hakens in der Horizontalebene dirigiert werden. Wird der Stick nach rechts vorn geschoben, fährt auch der Haken aus Perspektive der Steuerung nach rechts vorn. Der zweite Joystick steuert das Heben und Senken der Last durch Heranziehen oder Wegdrücken des Sticks. Hierbei bewegen sich automatisch alle Kranantriebe gleichzeitig, so dass der Haken genau die gewünschte Bewegung macht.

Auf dem Tablet realisierten die Wissenschaftler ein ähnliches Prinzip: Eine Kamera an der Kranspitze zeigt ein Livebild. Durch Wischen auf dem Display vermag der Nutzer zu bestimmen, wohin sich der Kran bewegen soll.

Das Heben und Senken wird durch die Zoomgeste bedient. Bei einer weiteren Applikation auf dem Tablet ist der Kran mit allen Antrieben visualisiert: Wird der Antrieb mit dem Finger in eine bestimmte Richtung gelotst, fährt auch der Kran in diese Richtung. Hier wird zwar nicht direkt die Richtung der Last beeinflusst, sondern der Kran selbst. Doch der Benutzer muss nicht mehr wie früher überlegen, in welche Richtung der Antrieb gesteuert werden muss. Ob die Konzepte in Zukunft von der Industrie genutzt werden, wissen die Forscher nicht. »Aber intuitive Konzepte für Baumaschinen liegen im Trend«, so Top. »Und wir haben gezeigt, dass dieses Konzept auch für den Kran umsetzbar ist.« www.tum.de

Schenken Sie Kindern eine positive Zukunft. Auch in Deutschland brauchen Kinder unsere Hilfe. Als SOS-Pate helfen Sie nachhaltig und konkret. Jetzt Pate werden: sos-kinderdorf.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 Generationswechsel bei Sofistik

Veränderungen im Vorstand 1987 gegründet als Softwareunternehmen für Statik und Konstruktion, hat sich Sofistik in den letzten Jahrzehnten zu einer festen Größe im Markt entwickelt. »Mit der raschen Verbreitung von MS-DOS in den 1980er Jahren hielten die PCs Einzug bei den kleinen und mittleren Ingenieurbüros«, erinnert sich Thomas Fink. »Eine wahre Gründerwelle war die Folge – lauter Softwarefirmen, die Spezialanwendungen für Ingenieure entwickelten. Sofistik ist eines der wenigen Unternehmen aus dieser Zeit, die sich bis heute erfolgreich behaupten konnten.« »Wir waren immer neugierig, und wir haben seit 1976 stets beobachtet, was sich auf dem Markt tut. Als AutoCAD von Autodesk kam, haben wir das Potential erkannt und unser bestehendes Programm zum Quasistandard für Schal- und Bewehrungsplanung entwickelt«, so Casimir Katz. »Und als Revit noch in den Kinderschuhen steckte, war uns schon klar, dass das das nächste große Ding ist, und wir haben unsere BIM-Hausaufgaben gemacht«, ergänzt Fink. An diesem Erfolgsrezept soll sich auch nach der Stabübergabe an Frank Deinzer und Stefan Maly nichts ändern. Für das

neue Vorstandsteam, dessen Vorsitzender Frank Deinzer ist, gilt es, den eingeschlagenen Weg weiterzuverfolgen. Als wichtigster Erfolgsfaktor soll die Kundenorientierung der Produkte zunehmen. Frank Deinzer freut sich, die Zukunft des Familienunternehmens Sofistik mitzugestalten: »In einer Welt mit immer globaleren Planungsteams ist die Digitalisierung der Prozesse alternativlos. Wir wollen als Partner des Kunden mit unserer Software dafür den passenden Beitrag leisten.«

Beide Vorstände betonen, wie wichtig die sorgfältige Planung des Generationswechsels durch die Gründer war: »Da wir schon lange in operativer Verantwortung an Bord sind, kennen wir Kunden und Prozesse aus dem Effeff, so dass wir nun auch eigene Impulse gleich strategisch umsetzen können, da wir uns nicht erst einarbeiten müssen«, so Stefan Maly. www.sofistik.de

Mitgestaltung durch K+S Ingenieur-Consult

Mobilitätsdrehscheibe in Augsburg Nach der Umgestaltung der Augsburger Innenstadt erfahren der Hauptbahnhof und damit der Nahverkehr eine der größten Baumaßnahmen der letzten Jahrzehnte. Dreh- und Angelpunkt ist hier die »Mobilitätsdrehscheibe«, an deren baulicher Planung das Ingenieurbüro K+S aus Nürnberg großen Anteil hat. So befindet sich eine neue Straßenbahnhaltestelle künftig unter den Fern- bzw. Regionalbahnsteigen der Deutschen Bahn, was die Erstellung eines Tunnels bedingte. Dieses Projekt plante K+S gemeinsam mit dem Partner-Ingenieurunternehmen SSF Ingenieure AG, Bauherren sind die Stadtwerke Augsburg und die Deutsche Bahn AG. Die Herausforderung war, dass der einfach unterkel-

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lerte Bahnhof unter beengten Verhältnissen wesentlich tiefer gegründet worden war, also denkmalgeschützte Bauteile und jedwede Setzungen abgefangen werden mussten, weshalb das »Düsenstrahlverfahren« zur Anwendung kam. Die gesamte Unterquerung des Empfangsgebäudes erfolgte zudem in mehreren kleinteiligen Abschnitten, stets überwacht durch ein Monitoring. Im Herbst 2019 wurde nunmehr der fünfte »Deckel« fertiggestellt, so dass jetzt die unterirdischen Aushubarbeiten unter dem Vorplatz beginnen können: ein Meilenstein, über den sich K+S-Geschäftsführer Peter Seitz enorm freut. www.ks-ingenieurconsult.de

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Festakt an der RWTH Aachen

Verleihung des Schüßler-Preises 2019

Im September wurde in Aachen zum 25. Mal der Schüßler-Preis verliehen: In diesem Jahr zeichnete die Jury die 25-jährige Carolin Bock, die 24-jährige Carolin Brandt sowie den 23-jährigen gebürtigen US-Amerikaner Jonathon Hartman aus. Die Preisträger studieren allesamt Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen und überzeugten sowohl durch ihre exzellenten Studienleistungen als auch durch ihre Persönlichkeit und ihr gesellschaftliches Engagement. Die Preisverleihung erfolgte im feierlichen Rahmen im Gästehaus der RWTH Aachen, mit ihrem Festvortrag thematisierte die Beigeordnete der Landeshauptstadt Düsseldorf, Cornelia Zuschke, »Ingenieurbau als Beitrag zu urbaner Qualität«. Der für ein Auslandsstudiensemester mit jeweils 5.000 € dotierte Studienförderpreis wurde gemeinsam von Dipl.-Ing. Norbert Schüßler, Geschäftsführer der Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft, und dem Prodekan der Fakultät, Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger, überreicht. In seiner Begrüßungsansprache verwies Norbert Schüßler auf die lange Tradition des Schüßler-Preises, »der in seiner Kontinuität ein sichtbares Zeichen der Unternehmensphilosophie des inzwischen 60-jährigen Ingenieurunternehmens Schüßler-Plan ist«.

Den 2019er Preis nahm Jonathon Hartman auch stellvertretend für seine beiden Kommilitoninnen entgegen, denn Carolin Bock befindet sich für ihr Auslandssemester bereits in Vancouver an der University of British Columbia, Carolin Brandt studiert schon an der École de Technologie

Supérieure in Montréal. Jonathon Hartman wird sein Auslandsstudiensemester an der Universitat Politèchnica de Catalunya in Barcelona absolvieren. www.schuessler-plan.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 Wunderbares Buch von Hartmann books

Suche nach dem Erhabenen Das Buch trägt zwar den Titel »The Architecture of Transit«, ließe sich aber genauso gut mit »Auf der Suche nach dem Erhabenen in der Autobahngestaltung zwischen den Alpen und Neapel« über- und umschreiben, veranschaulicht es doch in wahrlich beeindruckender Manier jene ästhetischen Qualitäten von Schnellstraßenverbindungen, die oft vergessen und zudem gerne ausgeklammert oder sogar unterschlagen werden. Autobahnen sind – und das bleibt nicht selten ebenfalls ohne Erwähnung – die größten von Menschen gebauten »architektonischen« Strukturen: Sie verknüpfen Länder und Kontinente, überwinden natürliche und politische Grenzen, erschließen abgelegene Gebiete für Handel, Wirtschaft und Tourismus. Zwischen den Alpen und Neapel verbinden sie überdies hochkomplexe topographische Gegebenheiten mit urbanen Ballungsräumen – und sie orientieren sich dabei an antiken Handelswegen oder den Straßen der Grande Tour der Romantiker des 19. Jahrhunderts, die auf der Suche nach arkadischen, erhabenen Landschaften waren, wie sie von de Loutherbourg, Claude und Turner gemalt worden waren.

Die Erfahrung des Erhabenen in unberührter Natur war einer der Höhepunkte der Grande Tour, während heute auf Autobahnen, über Brücken und Auffahrten, durch Galerien und Tunnel nur noch gerast wird, so dass die mühsame, mehrtägige Reise früherer Zeiten auf wenige Stunden schrumpft. Eine »langsamere« Reiseform zeitigt indessen eine neue Form des Sublimen, nämlich die der sich sukzessive vor dem Auge des Fahrers entfaltenden betonierten Struktur der Autobahn in der Landschaft. Sue Barr, Professorin für Fotograﬁe an der Architectural Association in London, ist eine von brutalistischer Architektur und Beton besessene Fotograﬁn. Mit ihrer Großformatkamera folgte sie der Autostrada von den Alpen bis nach Neapel und dokumentierte die bislang zumeist ignorierte Architektur der Autobahn aus der Seiten- oder Untersicht und verdeutlicht so deren Interaktion mit Landschaften und urbanen Räumen.

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Mit erläuternden Texten von David Heathcote und Davide Papotti aufwartend und zum Preis von nur 34 € zu erwerben, umfasst »The Architecture of Transit« in Summe 104 Seiten und 45 Abbildungen von Sue Barr, die unzweifelhaft eine nachgerade vertiefende, ja letztlich die genauestmögliche Betrachtung verdienen. www.hartmannprojects.com

BRANCHENREGISTER BAUWERKSÜBERWACHUNG UND ERDBEBENSCHUTZ

mageba gmbh Im Rinschenrott 3a 37079 Göttingen germany@mageba.ch

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IMPRESSUM

BRÜCKENBAU ISSN 1867-643X 11. Jahrgang Ausgabe 5 . 2019 www.zeitschrift-brueckenbau.de Herausgeber und Chefredakteur Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn mwiederspahn@verlagsgruppewiederspahn.de Verlag

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Biebricher Allee 11 b D-65187 Wiesbaden Tel.: +49 (0)6 11/84 65 15 Fax: +49 (0)6 11/80 12 52 www.verlagsgruppewiederspahn.de Anzeigen Ulla Leitner Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste vom Januar 2019. Satz und Layout Christina Neuner Bilder Titel und Inhaltsverzeichnis Rheinbrücke in Duisburg-Baerl © Maurer SE Druck Schmidt printmedien GmbH Haagweg 44, 65462 Ginsheim-Gustavsburg Erscheinungsweise und Bezugspreise Einzelheft: 14 Euro Doppelheft: 28 Euro Sonderpreis Tagungsband: 48 Euro Abonnement: Inland (4 Ausgaben) 56 Euro Ausland (4 Ausgaben) 58 Euro Der Bezugszeitraum eines Abonnement beträgt mindestens ein Jahr. Das Abonnement verlängert sich um ein weiteres Jahr, wenn nicht sechs Wochen vor Ablauf des berechneten Bezugszeitraums schriftlich gekündigt wird. Copyright Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlags in irgendeiner Form reproduziert oder in eine von Maschinen verwendbare Sprache übertragen werden. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlags strafbar.

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