Brückenbau 4/2020 by Verlagsgruppe Wiederspahn

www.maurer.eu

Ausgabe 4 . 2020

Brückenbauwerke Zwei Brücken über die Autobahn bei Haiger Klappbrücke Dronryp als Kanalquerung Intelligentes Bauwerk: Pfaffendorfer Rheinbrücke Sanierung der Carolabrücke in Dresden Neubau der Fruttlibrücke am Fuß der Rigi

www.verlagsgruppewiederspahn.de

ISSN 1867-643X

NEU

FÜR ERFOLGSTYPEN. Wegweisend. Wirtschaftlich. Verlässlich. Der neue GTC-1800EX. Ein Allrounder mit besonderen Qualitäten. Der 60 Meter Hauptausleger ist auf eine Systemlänge von bis zu 83 Meter verlängerbar. Im „Pick and Carry“-Modus werden bei einer seitlichen Schräglage von 4° noch enorme 52 t Last verfahren. Die IC-1 Plus Kransteuerung ermöglicht Hübe mit asymmetrischen Spurbreiten. Mit fast 150 Tonnen Vortriebskraft ist ein komfortables Manövrieren in anspruchsvoller Baustellenumgebung möglich. Das Rüsten erfolgt in Selbstmontage ohne Hilfskran. Für Erfolgstypen. Der GTC-1800EX.

Max. Traglast

Ausleger

Auslegerverlängerung

Max. Rollenhöhe

Max. Radius

Spurbreite

156 t

12,9 - 60 m

5 m / 11 m / 17 m / 23 m

85 m

62 m

stufenlos von 3,5 - 6 m

www.tadano.com

EDITORIAL Zum Sprachgebrauch und dessen »Konnotationen«

(Keine) Aufgaben zum Ausweichen von Michael Wiederspahn

Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn

»Zu den unheimlichsten Phänomenen menschlicher Geistesgeschichte gehört das Ausweichen vor dem Konkreten. Es besteht eine auffallende Tendenz, erst auf das Fernste loszugehen und alles zu übersehen, woran man sich in nächster Nähe unaufhörlich stößt. Der Schwung der ausfahrenden Gesten, das Abenteuerlich-Kühne der Expeditionen ins Ferne täuscht über die Motive zu ihnen hinweg. Nicht selten handelt es sich einfach darum, das Nächste zu vermeiden, weil wir ihm nicht gewachsen sind. Wir spüren seine Gefährlichkeit und ziehen andere Gefahren unbekannter Konsistenz vor. Selbst wenn diese gefunden sind, und sie finden sich immer, haben sie dann erst noch den Glanz des Plötzlichen und Einmaligen für sich. Es würde viel Beschränktheit dazu gehören, diese Abenteuerlichkeit des Geistes zu verdammen, obwohl sie zuweilen offenkundiger Schwäche entspringt. Sie hat zu einer Erweiterung unseres Horizonts geführt, auf die wir stolz sind. Aber die Situation der Menschheit heute, wie wir alle wissen, ist so ernst, dass wir uns dem Allernächsten und Konkretesten zuwenden müssen. Wir ahnen nicht einmal, wieviel Zeit uns geblieben ist, das Peinlichste ins Auge zu fassen, und doch könnte es sehr wohl sein, dass unser Schicksal von bestimmten harten Erkenntnissen, die wir noch nicht haben, abhängig ist.«

Die deutsche Sprache ist bekanntermaßen nicht gerade einfach zu beherrschen, und ihr Gebrauch scheint sogar einer (sehr) großen Zahl jener Menschen Mühe zu bereiten, die sie von Geburt an gehört und dann in einer Schule regelgerecht erlernt haben. Die Ursachen mögen mannigfaltiger Natur sein, wie selbst Germanisten mittlerweile einzuräumen pflegen, an dem Problem als solchem ändert das zunächst freilich wenig bis nichts. Und dass sich gravierende Probleme ergeben (können), wenn Defizite die Oberhand gewinnen, wenn also sinnentleerende bis -entstellende, den oder die Gedanken nivellierende, verschleiernde oder eben ins Gegenteil verkehrende Phrasen zuungunsten realiter eigentlich korrekter Formulierungen immer häufiger den Diskurs oder die Diskussionen zu bestimmen beginnen, lässt sich ja kaum bestreiten, wobei die Grenze zwischen Ärgernis und Amüsement nicht selten durchaus fließend anmutet. Zwei, drei kleine Beispiele: Neben Orthographie- und Interpunktionsfehlern, die bereits seit längerem vermehrt auftreten und deshalb nicht nur von einer unerfreulich stark anwachsenden Schludrig- oder Schlampigkeit zeugen, stößt der geneigte Leser in vielen, vielen Publikationen heute fast unweigerlich auch auf Superlative, auf Übertreibungen und inadäquate Überhöhungen, deren An- oder Verwendung zumeist jedweder substantiellen Begründung entbehrt. Um zu enträtseln, warum sie dennoch oft und gerne aus- und eingestreut werden, reicht wohl ein Hinweis auf den leider arg verbreiteten Irrglauben, dank ihrer Wirkmächtigkeit den Inhalt eines (jeden) Textes quasi irgendwie und irgendwo profilieren und damit veredeln zu können. Gleiches oder zumindest Ähnliches gilt zweifelsohne für den »Quantensprung«, im Übrigen ein sogenanntes Januswort, in früheren Jahren aber vor allem ein Begriff aus der Physik, der später eine Art Pervertierung erfahren hat und dergestalt zu einem primär werblich genutzten Slogan in Politik und Wirtschaft verkommen ist. Wer um seine originäre Bedeutung weiß, sollte ihn daher weder wahllos in den Mund nehmen noch blindlings aufs Papier bringen (wollen).

Besonders eigentümlich wird das Ganze allerdings erst bei und mit dem Attribut »innovativ«, zumal es offenbar an Hemmschwellen ermangelt, die seine beliebige An- oder Einfügung zu verhindern helfen. Doch welcher Autor oder Referent unterzieht sich schon der Anstrengung, geläufige und (vermeintlich) altvertraute Ansichten und Einschätzungen zu verifizieren, ergo vor An- oder Verfertigung einer Rede, eines Buch- oder Zeitschriftenbeitrags im Lexikon nachzuschlagen und die dort leicht zu entdeckende Definition zu verinnerlichen? Mit der Intention, die Hürde der (zwingend) gebotenen Umgewöhnung ein bisschen zu reduzieren, sei nun kurz erwähnt, dass unter Innovationen laut Brockhaus »planvolle Erneuerungen« zu verstehen sind, die systemischer Natur und zudem erfolgreich einund umgesetzt sein müssen, um als selbige überhaupt bezeichnet oder klassifiziert werden zu dürfen. Das heißt, reine Weiterentwicklungen, Modifikationen, Ertüchtigungen oder Detailverbesserungen vorhandener Strukturen, Prozesse und Produkte bleiben hier de facto ausgeklammert. In Anknüpfung an die eingangs zitierten Zeilen aus Elias Canettis Essay »Macht und Überleben« drängt sich jetzt eine Konsequenz beinahe zwangsläufig auf: Den Kern einer Aussage oder Beschreibung erfassen und einordnen zu wollen, bedingt kontinuierliches Hinterfragen und Überprüfen, da sonst ein »Ausweichen vor dem Konkreten« droht, verbunden mit dem Risiko, den (fernen) Schein einer Herausforderung letztlich mit deren (gegenwärtigem) Sein zu verwechseln. Wo und wie es gelungen ist, einer konkreten Aufgabe nicht zu entfliehen, sie stattdessen als Chance zu betrachten, die zur Ausführung einer zukunftsorientieren Lösung einlädt, veranschaulicht wiederum dieses Heft, das sich dem per se in einem (positiven) Wandel befindlichen Thema der Brückenbauwerke widmet.

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

I N H A LT

Brücken – immer eine individuelle Herausforderung Wagenborg GmbH Hopstener Strasse 21 48477 Hörstel-Dreierwalde Tel. +49 5978 9166-30 Mobil +49 15256758610 www.wagenborg.de

WAGENBORG

BRÜCKENBAU | 3 . 2020

I N H A LT

Editorial

(Keine) Aufgaben zum Ausweichen

Michael Wiederspahn

Brückenbauwerke

Zwei Brücken über die Autobahn bei Haiger

Harald Mank, Miriam Jupe, Sonja Lecher, Claudia Ockel

Klappbrücke Dronryp als Kanalquerung

Marion Kresken

Intelligentes Bauwerk: Pfaffendorfer Rheinbrücke

Dominik Honerboom, Jens Kühne

Sanierung der Carolabrücke in Dresden

Manfred Curbach, Robert Franke, Harald Michler

Neubau der Fruttlibrücke am Fuß der Rigi

Edgar Kälin

Produkte und Projekte

Software und IT

Nachrichten und Termine

Branchenregister

Impressum

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE Ersatzneubauten über die A 45 im Zuge der B 54

Zwei Brücken über die Autobahn bei Haiger von Harald Mank, Miriam Jupe, Sonja Lecher, Claudia Ockel

In den Jahren 2018 und 2019 hat Hessen Mobil die beiden Brücken der Bundesstraße 54, die bei Haiger im nördlichen Lahn-Dill-Kreis kurz vor der Landesgrenze zu NordrheinWestfalen die Autobahn 45 überqueren, erneuert. Die erste der beiden Brücken führt nördlich der A-45-Anschlussstelle Haiger-Burbach die Bundesstraße über die Autobahn, die zweite überquert ca. 1 km weiter nördlich die A 45. Beide Ersatzneubauten sind von Hessen Mobil nach dem »Hessenmodell« geplant und errichtet. Dabei war die Notwendigkeit einer schnellen Umsetzung des Projektes der Auslöser für ein innovatives Konzept, das in 2016–2017 bei Hessen Mobil entwickelt worden ist. Dieses »Hessenmodell« setzt auf eine verkürzte Planungsphase und einen komprimierten Bauablauf, auf Verkehrs- und Arbeitssicherheit, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit. 1 Ausgangssituation Die Bundesstraße 54 verläuft in nordsüdlicher Richtung von Haiger bis Wiesbaden. Bei Haiger, nördlich der Talbrücke Kalteiche der Autobahn 45, quert sie die sogenannte Sauerlandlinie zweimal im schleifenden Schnitt.

Die B 54 dient in diesem Abschnitt als Bedarfsumleitung für die A 45, weshalb ihr eine wichtige Bedeutung im Verkehrsnetz zukommt. Die Überbauten der beiden Bestandsbauwerke der B 54 über die A 45 waren als einzellige Spannbetonhohlkästen, die über vier Felder durchlaufen, konzipiert worden. Die maximale Stützweite betrug dabei ca. 40 m, die Breite zwischen den Geländern 11,50 m. Beide Bauwerke wurden in den Jahren 1965 und 1966 errichtet und wiesen Längen von 98 m bzw. 117 m auf. Der Zustand der Bauwerke wurde im Jahr 2015 mit den Noten 3,0 und 3,2 bewertet. Der spannungsrisskorrosionsgefährdete Spannstahl und das in die Hohlkästen eindringende, tausalzbelastete Wasser führten dazu, dass sie aufgrund ihrer Standsicherheitsdefizite ab 2018 nicht mehr genutzt werden durften. Hauptgrund dafür war das fehlende Ankündigungsverhalten der Tragkonstruktion bei Versagen. Wegen der sehr starken Schädigung der Bauwerke kam eine Instandsetzung aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht in Frage. 2 Randbedingungen Aufgrund der großen verkehrlichen Bedeutung dieser Bundesstraße galt es nun die beiden Bauwerke schnellstmöglich zu ersetzen. Dabei durfte die Gradiente allerdings nicht angehoben werden, weil die damit einhergehenden größeren Böschungskegel im Bereich der Widerlager den Lebensraum der Haselmaus eingeschränkt hätten.

1 Lageplan von A 45 und B 54 mit Angabe der Bauwerke © Hessen Mobil

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Rund 300 m von der südlichen der beiden B-54-Brücken entfernt wurde zeitgleich die Talbrücke Kalteiche im Zuge der A 45 erneuert: Die entsprechenden Arbeiten dauern noch an. Dafür wurde in diesem Autobahnabschnitt die Fahrbahn in Fahrtrichtung Hanau gesperrt und der Verkehr vollständig über die andere Fahrbahn geleitet. Bei der Planung der Bauwerke der B 54 war diese Verkehrsführung für die Bauzustände zu berücksichtigen (Bild 2): gemeinsame 4+0-Verkehrsführung auf der A 45 in Fahrtrichtung Dortmund durch räumliche Abhängigkeiten der drei Bauwerke. Zudem sollte den Kriterien der Arbeitsund Verkehrssicherheit ein hohes Maß an Bedeutung zukommen. Bauen im und über dem Verkehrsraum war daher nach Möglichkeit zu vermeiden. Weiterhin sollten die Bau- und die Lebenszykluskosten der beiden Brückenbauwerke nicht losgelöst voneinander betrachtet werden. Aus diesen Randbedingungen ergaben sich folgende Kriterien für die Bewertung der Varianten: – schnelle Baurechtschaffung, – schnelle Erstellung des technischen Entwurfs, – kurze Bauzeit, – möglichst keine Anhebung der Gradiente aus Naturschutzgründen, – Verkehrssicherheit, also keine unfallträchtigen Verkehrsführungen, – Arbeitssicherheit, also Vermeidung von Bautätigkeiten im oder über dem Verkehrsraum, – Bau- und Lebenszykluskosten.

2 4+0-Verkehrsführung im betroffenen Streckenabschnitt © Hessen Mobil

BRÜCKENBAUWERKE

Zur Erfüllung der Randbedingungen – schnelle Baurechtschaffung sowie – schnelle Erstellung des technischen Entwurfs wurden die im konventionellen Verfahren erforderlichen Planungsschritte von der groben Vorplanung (»Vorskizze«) zur Baurechtschaffung über den technischen Entwurf bis zur Ausführungsplanung nach Vergabe des Bauvertrags komprimiert. Durch diese Vorgehensweise konnten mitunter zeitintensive Verkettungen von Prüfungs- und Abstimmungsvorgängen ausgeschaltet werden.

Bereits zum Projektstart saßen alle Beteiligten an einem Tisch: Bauingenieure, Landespfleger, Ersteller des technischen Entwurfs, Tragwerks- und Straßenplaner, Prüfingenieur und Träger öffentlicher Belange brachten ihre Ideen frühzeitig ein, wodurch die Auswahl der Vorzugsvariante auf breiter Basis erfolgen konnte. Ein wesentlicher Schritt zur Verkürzung der Bauzeit waren das Erstellen und Prüfen der Ausführungsstatik vor Veröffentlichung der Vertrags- und Vergabeunterlagen. Hierdurch konnten lange Prüfläufe durch Abstimmungen zwischen Aufstel-

ler und Prüfer entfallen. Baumaterial mit Lieferfristen, wie Baustahl, ließ sich unmittelbar nach der Auftragsvergabe bestellen, Wartezeiten mit Leerlauf wurden vermieden. 3 Variantenuntersuchung Insgesamt wurden vier Varianten im Hinblick auf die optimale Erfüllung der Randbedingungen untersucht.

Variante 1: Vierfeldträger mit zweistegigem Verbundquerschnitt und Spannweiten von – 25 m + 33 m + 33 m + 25 m = 116 m (»Brücke Nord«) – 34 m + 43 m + 40 m + 32 m = 149 m (»Brücke Süd«)

3 4 Längs- und Querschnitt von Variante 1 © Hessen Mobil

Variante 2: Zweifeldträger mit einzelligem Hohlkasten als Verbundquerschnitt und Spannweiten von – 44 m + 48 m = 92 m (»Brücke Nord«) – 61 m + 59 m = 120 m (»Brücke Süd«)

5 6 Längs- und Querschnitt von Variante 2 © Hessen Mobil

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

Variante 3: Stabbogen mit Spannweiten von – 96 m (»Brücke Nord«) – 120 m (»Brücke Süd«)

7 8 Längs- und Querschnitt von Variante 3 © Hessen Mobil

Variante 4: Fachwerkträger mit Spannweiten von – 96 m (»Brücke Nord«) – 120 m (»Brücke Süd«)

9 10 Längs- und Querschnitt von Variante 4 © Hessen Mobil

11 12 Ansicht und Längsschnitt der »Südbrücke« © Hessen Mobil

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

13 Querschnitt der »Nordbrücke« © Hessen Mobil

BRÜCKENBAUWERKE

4 Bewertung der Varianten Der Vergleich der Varianten zeigt, dass die Fachwerklösung die Anforderungen an die neue Brückenkonstruktion am besten erfüllt. Die wesentlichen Gründe für die Auswahl-Variante waren:

– Die Anhebung der Gradiente, verbunden mit dem Eingriff in den Lebensraum der Haselmaus, konnte vermieden werden. – Die Baustellenverkehrsführung der Talbrücke Haiger konnte genutzt werden. – Die Erneuerung der Brücken erforderte nur eine kurze Bauzeit.

Bemerkungen

Bewertung

lange Bauzeit durch Inselbaustelle und aufwendige Verkehrsführung (3 Phasen)

Bauzeit

lange Bauzeit durch Inselbaustelle und aufwendige Verkehrsführung (2 Phasen)

Gradiente

B 54 wird nicht verändert

Gradiente

Gradientenanhebung der B 54 erforderlich

Verkehrssicherheit

gefährliche Inselbaustelle beim Bau der Mittelstütze, keine Übereinstimmung mit der Verkehrsführung der Talbrücke Kalteiche

Verkehrssicherheit

gefährliche Inselbaustelle beim Bau der Mittelstütze, keine Übereinstimmung mit der Verkehrsführung der Talbrücke Kalteiche

Arbeitssicherheit

gefährliche Inselbaustelle

Arbeitssicherheit

Baukosten

Nebenkosten

teure Verkehrsführung

Nebenkosten

teure Verkehrsführung

Lebenszykluskosten

teure Unterhaltung, aufwendige Bauwerksprüfung und hohe Sanierungskosten wegen Mittelstütze

Lebenszykluskosten

teure Unterhaltung, aufwendige Bauwerksprüfung und hohe Sanierungskosten wegen Mittelstütze

Gesamtkosten

14 Variante 1: Vierfeldträger © Hessen Mobil

Bemerkungen Bauzeit

kurze Bauzeit, Stahlbau und Bau der Widerlager kann zeitgleich erfolgen, keine aufwendigen Verkehrsführungen (1 Phase)

Gradiente

B 54 wird nicht verändert

Verkehrssicherheit

Übereinstimmung mit der Verkehrsführung Talbrücke Kalteiche (4s + 0)

Arbeitssicherheit

Bauen außerhalb des Verkehrsraums, Hilfskonstruktion am Überbau für das Einfahren erforderlich, Demontage über der A 45

Baukosten Nebenkosten

geringe Kosten für Verkehrsführung, Übereinstimmung mit der Verkehrsführung der Talbrücke Kalteiche

Lebenszykluskosten

Sanierung kann außerhalb des Verkehrsraums erfolgen

Gesamtkosten

Bemerkungen

Bauzeit

Gesamtkosten

Bewertung

– Es waren keine gefährlichen Arbeiten im bzw. über dem Verkehr der A 45 erforderlich. – Eine zukünftige Sanierung kann problemlos außerhalb des Verkehrs der A 45 erfolgen. – Bei Ersatzneubauten können die Varianten 3 und 4 zunächst als Behelfsbrücke in Seitenlage als Umfahrung genutzt werden.

16 Variante 3: Stabbogen © Hessen Mobil

Bewertung

15 Variante 2: Zweifeldträger © Hessen Mobil

Bemerkungen

Bewertung

Bauzeit

kurze Bauzeit, Stahlbau und Bau der Widerlager kann zeitgleich erfolgen, keine aufwendigen Verkehrsführungen (1 Phase)

Gradiente

B 54 wird nicht verändert

Verkehrssicherheit

Übereinstimmung mit der Verkehrsführung Talbrücke Kalteiche (4s + 0)

Arbeitssicherheit

Bauen außerhalb des Verkehrsraums, keine Hilfskonstruktion am Überbau für das Einfahren erforderlich

Baukosten

Nebenkosten

geringe Kosten für Verkehrsführung, Übereinstimmung mit der Verkehrsführung der Talbrücke Kalteiche

Lebenszykluskosten

Sanierung kann außerhalb des Verkehrsraums ohne großen Aufwand erfolgen

Gesamtkosten

17 Variante 4: Fachwerkträger © Hessen Mobil

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE 5 Baudurchführung Nachdem die beiden Bestandsbauwerke an einem Wochenende abgebrochen waren, wurde mit der Errichtung der neuen Widerlager begonnen. Da die nahe gelegene Talbrücke Kalteiche ohnehin zeitgleich erneuert und alle Nutzer einseitig auf der nördlichen Richtungsfahrbahn der Autobahn in einer 4+0-Verkehrsführung geleitet wurden, bot es sich an, diese Verkehrsführung über den gesamten Baubereich zu verlängern. So konnten die beiden Fachwerkbrücken auf der vollständig gesperrten südlichen Richtungsfahrbahn der A 45 zeitgleich mit den Widerlagern und außerhalb des Verkehrsraums gebaut werden. Vor dem Einfahren der 2.900 t bzw. 3.200 t schweren Brückenteile musste der Untergrund der Autobahn so hergerichtet werden, dass die Fahrbahn die schweren Lasten aufnehmen und die Schwerlastplattformen mit ihrem hydraulisch verstellbaren Fahrwerk Unebenheiten im Gelände ausgleichen konnten. Die Nordbrücke wurde in der Nacht vom 19. auf den 20. Juli 2019 eingefahren. Die Südbrücke folgte eine Nacht später und wurde in der Nacht vom 20. auf den 21. Juli 2019 mit 16 Schwerlastplattformen auf insgesamt 384 Rädern in die endgültige Lage manövriert.

18 Montage der Bauwerke außerhalb des Verkehrsraums © Hessen Mobil

Zunächst wurde das 120 m lange Fachwerk unmittelbar neben die Widerlager verbracht. Anschließend wurden alle 384 Räder um 90° gedreht und die komplette Brücke seitlich über die Auflagerbänke gefahren, danach wurde das Bauwerk abgestapelt.

20 Einfahren der Brücken unter Vollsperrung der Autobahn © Hessen Mobil

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

19 Nördliche Brücke mit Betonfahrbahn vor dem Einfahren © Hessen Mobil

Bis auf wenige Restarbeiten, wie unter anderem die Herstellung der Straßenanschlüsse, das Aufbringen der Fahrbahnabdichtungen und Rückhaltesysteme auf und vor den Brücken sowie die Montage der Übergangskonstruktionen, waren mit dem Einfahren der beiden Brücken alle Arbeiten ausgeführt.

21 Brücke auf den Schwerlastplattformen © Hessen Mobil

BRÜCKENBAUWERKE

22 Fertiggestellte und in Endlage befindliche Nordbrücke unter Verkehr © Hessen Mobil

6 Fazit Bei diesem Bauprojekt wichen Planungsprozess, technische Lösung und Baudurchführung deutlich von der etablierten Projektabwicklung ab – und die Montage wurde erstmalig in der Bundesrepublik Deutschland durchgeführt. Daher erforderte es neben Sachverstand, Engagement und viel Mut auch einen großen Kraftaufwand aller Beteiligten, um die gewählte Vorgehensweise durchzusetzen. Denn es galt, ebenso die Verfechter der eingefahrenen Bauweisen von dem innovativen Prozess zu überzeugen. Alles in allem hat sich der Aufwand gelohnt, dies zeigt beispielsweise ein Vergleich mit anderen Projekten. Durch Anwendung der innovativen Bauweise kann man verzichten auf – unterhaltungsaufwendige Mittelstützen, – unzählige Sperrungen und Verkehrsführungen sowie – Behelfsbrücken: Endgültige Bauwerke können zunächst als Behelfsbrücken genutzt werden.

Dies ist auch mit einem erheblich geringeren finanziellen und zeitlichen Aufwand für die Baudurchführung verbunden. Autoren: Dipl.-Ing. Harald Mank Miriam Jupe Hessen Mobil Dezernat Bau Westhessen, Dillenburg Sonja Lecher Hessen Mobil Regionalbüro Marburg Claudia Ockel Hessen Mobil Projektbüro Marburg

Bauherr Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch: Hessen Mobil, Straßen- und Verkehrsmanagement, Standort Dillenburg Technischer Entwurf Sweco GmbH, Frankfurt am Main Ausführungsplanung Meyer + Schubart Partnerschaft beratender Ingenieure VBI, Wunstorf Prüfingenieur Dipl.-Ing. Winfried Neumann, Hagen Bauausführung Adam Hörnig Baugesellschaft mbH & Co. KG, Aschaffenburg (Konstruktiver Ingenieurbau) Donges Steeltec GmbH, Darmstadt (Stahlbau) Heinrich Lauber GmbH, Dillenburg (Erd- und Straßenbau) Christof Brand GmbH, Heimbuchenthal (Abbrucharbeiten)

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE Entwurf und Ausführung

Klappbrücke Dronryp als Kanalquerung von Marion Kresken

1 Bewegliche Brücke im geschlossenen Zustand © Henk Snaterse/ipv Delft

Im Auftrag der Provinz Friesland hat das Ingenieurbureau ipv Delft einen neuen Entwurf für die Brücke Dronryp gemacht. Zuvor hatte der Auftraggeber einen Bildqualitätsplan und einen Grundlagenkatalog erstellt, der als Basis für den Entwurf diente. Einige wichtige Entscheidungen wurden dabei schon im Vorfeld getroffen: Es sollte eine Klappkonstruktion werden, die eine »robuste« Ausstrahlung hat, über eine vertikale Grundform verfügt und eine schlanke horizontale Brückentafel aufweist. Zudem sollte ihr beweglicher Teil gut erkennbar und wie bei allen zukünftigen Brücken über den Van Harinxmakanaal eine rote Unterseite haben. Außerdem galt es alle weiteren Ausstattungselemente, wie zum Beispiel die Beleuchtung, die Schlagbäume, die Lichtsignalanlagen und die Kameras integral in die Gesamtkonzeption einzuarbeiten.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

1 Friesische Eigenart Diese Brücke entstand in direkter Zusammenarbeit mit dem Bundesland Friesland und der Kommune Dronryp. Das Ergebnis ist ein besonders durchdachter Entwurf, der dem Standort gerecht wird und dabei an das Vorgängerbauwerk erinnert: eine schlichte und robuste friesische Brücke mit eigener Eleganz und Aufmerksamkeit fürs Detail. Was als Erstes auffällt, sind die vertikalen Elemente und ihre »luftige« Erscheinung. Die Positionen und die Verarbeitung der vertikalen Elemente ermöglichen eine durchlässige und offene Ausstrahlung. Kennzeichnend für den Entwurf sind die weißen, kastenförmigen Stützen, welche neben der Brückentafel und nicht, wie üblich, unter dem Überbau angeordnet sind. Daraus resultiert eine optische Offenheit mit Durchblicken unter der flachen Unterseite der Brückentafel. Die Kanalquerung verfügt so über ein relativ transparentes Erscheinungsbild und bietet eine freie Durchsicht von allen Seiten trotz der robusten Stützen.

2 Sichtbare Funktion Der Antrieb und das Gegengewicht, welche sich oberhalb des nördlichen Ufers unterhalb der beweglichen Brückentafel befinden, sind vom Wasser wie vom Land aus gut zu sehen. Durch die Nutzung des freien Raumes zwischen den Pfeilern konnte auf einen Brückenkeller verzichtet werden. Um die Erkennbarkeit der beweglichen Elemente zu erhöhen, wurden nicht nur die Unterseite der Brückentafel, sondern auch der Antrieb und das Gegengewicht in Rot lackiert. Auf diese Weise wird einerseits die Funktion der einzelnen Elemente betont, andererseits spielen sie gleichzeitig eine wichtige Rolle bei der Bauwerksgestaltung.

BRÜCKENBAUWERKE

2 Erscheinungsbild »entlang« dem Van Harinxmakanaal © Droneview/ipv Delft

Die Position der Stützen, und zwar in Relation zueinander wie zum Ufer, tragen ebenfalls zur besonderen Ausstrahlung bei. Die südliche Unterstützung wurde im Uferbereich ca. 1,50 m hinter der Kaimauer angeordnet. An jener Stelle ist die Stütze geschützt, und so ließ sich hier auf eine aufwendige Schutzdalbenkonstruktion, welche für die zwei anderen Stützen sehr wohl nötig war, verzichten.

Dies unterstreicht in subtiler Form den Übergang vom städtischen ins ländliche Gebiet. Außerdem handelt es sich um eine logische Konsequenz aus der Funktionalität: Der nördliche Brückenpfeiler, der sogenannte Basküle-Pfeiler, beansprucht viel Platz für den Antrieb. Der mittlere fällt hingegen mit dem Auflager für den beweglichen Teil der Brücke schon etwas schmaler aus. Und der Stützpunkt im Südufer ist der schmalste, da er »nur« die Zugangsbrücke tragen muss.

Die nicht vorhandenen Schutzdalben sorgen quasi, zusammen mit der breiten freien Durchfahrt unter dem unbeweglichen Teil der Brücke, für ein ruhiges Erscheinungsbild und eine weite Durchsicht. Dies wäre anders, wenn die südlichen Stützpunkte im Wasser verortet wären – ein Vorteil auf mehreren Ebenen. Interessant ist zudem der Entwurf der Stützpunkte, denn sie werden, von Norden aus betrachtet, in Richtung Süden stets schmaler.

4 Antrieb und Gegengewicht in Rot © Henk Snaterse/ipv Delft

3 Brückentafel während des Öffnungsvorgangs © Henk Snaterse/ipv Delft

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

5 6 Lichtmasten: Montage und Aussehen nach Fertigstellung © Henk Snaterse/ipv Delft

3 Multifunktionale Masten Die vertikalen Elemente bestehen nicht nur aus den wuchtigen Stützpunkten. Das heißt, aus jedem Stützpunkt ragt ein multifunktionaler Mast heraus, der seitlich im Pfeiler verankert ist. In diesen Masten sind verschiedene technische Installationen integriert: – öffentliche Beleuchtung, – Verkehrssignale und Beschilderung für den Straßenverkehr, – Überwachungskameras zur (Fern-)Bedienung der Brücke, – Lautsprecheranlage. Die Schranken und die Schrankengehäuse sind hingegen nicht in den Masten integriert, befinden sich aber auf derselben Höhe und Sichtlinie direkt neben ihnen. Dies ergibt ein ruhiges Gesamtbild, sowohl vom Wasser als auch von der Straße aus betrachtet. Die gewählte Anordnung ist außerdem für die Wartung der Kameras und der Beleuchtung sehr wichtig: Die Lichtmasten bestehen nämlich aus einem feststehenden Mittelteil und zwei kippbaren Seitenteilen und haben insgesamt eine Breite von 50 cm und eine Tiefe von 25 cm.

Beim Kippen schiebt sich der bewegbare Teil der Masten genau über die nebenstehenden Schranken. In den beweglichen Teilen sind wiederum Kontragewichte untergebracht, wodurch sich die Masten problemlos kippen lassen. Auf diese Weise können alle technischen Elemente vom Brückendeck aus gewartet werden. Darüber hinaus wird der vertikale Charakter der Stützpunkte durch die seitliche Verlängerung der Masten entlang ihren sichtbaren Seitenflächen optisch unterstrichen.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

7 Einheben der Brückentafel © Klaas Koopmans/ipv Delft

4 Materialwahl und Ausführung Schon während der Entwurfsplanung ist die Gestaltung des Bauwerks weitestgehend festgelegt worden – und zwar insbesondere in Bezug auf Design, Spannweiten und Gliederung der Brücke. Ganz bewusst haben die Provinz Friesland und die Planer von ipv Delft einen Spielraum für die Optimierung des Entwurfs im Hinblick auf die Materialwahl und die Möglichkeiten der Ausführung durch den Bauunternehmer offengehalten. Die endgültige Materialwahl wurde zum Beispiel dem Auftragnehmer Oosterhof Holman in Zusammenarbeit mit Machinefabriek Rusthoven überlassen.

BRÜCKENBAUWERKE

Auch für die technische Ausarbeitung der Stützpunkte gab es verschiedene Alternativen. Am Ende entschied sich der Auftragnehmer, alle Elemente der Brücke in Stahl auszuführen. Obwohl die meisten friesischen Brücken aus Beton sind, ist die Brücke Dronryp vollständig aus Stahl gefertigt worden. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass innerhalb des Stahlstützpunktes der Klappbrücke ausreichend Platz für die elektrische Installation vorhanden ist. Das bedeutet, es wurde kein separater Raum für den Antrieb an einer anderen Stelle benötigt. Ursprünglich war ein solcher Raum am nördlichen Ufer unter dem Bauwerk vorgesehen worden. Da das Brückendeck aus Stahl hergestellt wurde, ließ sich dort auch die nötige Auflagefläche für die Pfeiler integrieren. Meistens sind die Auflagebalken, auf denen der bewegliche Teil der Brücke ruht, seitlich erkennbar. So konnte der Stahlbauer, Machinefabriek Rusthoven, hier sehr gut den Wunsch nach möglichst viel Transparenz und Durchsicht unter der Brücke erfüllen.

5 Einpassung und Erhöhung Die neue Brücke Dronryp hat eine Länge von 76 m. Die Gesamtbreite des Brückendecks beträgt ca. 9,40 m und hat damit ungefähr die gleichen Abmessungen wie vorher. Die neue Brücke verfügt jedoch über eine größere Durchfahrtsöffnung: Die vorherige lichte Höhe war 4,78 m + NAP (Normaal Amsterdams Peil), die neue lichte Höhe ist 5,21 m + NAP. Und: Die ursprüngliche Durchfahrtsbreite betrug nur 5 m und wurde um 12 m auf jetzt 17 m erweitert! Die Kombination aus einer höheren und breiteren Passage stellte eine Herausforderung bei der Einpassung der neuen Brücke dar. Ihre Oberkante liegt ca. 1 m höher als jene der alten Brücke. Wegen der vorhandenen Bebauung an der Nordseite war jedoch nicht so einfach möglich, eine derartige Erhöhung zu realisieren. Eine Lösung zu finden, erwies sich als relativ simpel: Anstatt das Brückendeck als durchlaufende horizontale Linie auszuführen, wurde ihr Verlauf leicht gebogen konzipiert. Die Brücke ist also leicht gekrümmt, wobei sich der höchste Punkt in ihrer Mitte befindet. So konnte der zu überwindende Höhenunterschied zwischen der Brücke und den angrenzenden Zugängen auf 0,50 m reduziert werden. Das Ergebnis ist ein fließender Verlauf mit einem leichtgebogenen Brückendeck, welches den Verkehrsteilnehmern eine optimale Sicht über das gesamte Bauwerk gewährleistet.

6 Optimierung der Verkehrsführung Die Fahrspur auf der alten Brücke war schmaler als die Breiten der angrenzenden Verbindungsstraßen und bildete somit einen Engpass, welcher zu unsicheren Situationen führte. Dieses Problem trat vor allem auf, wenn größere Fahrzeuge aneinander vorbeifahren wollten. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit ist die Breite der neuen Brücke auf die Abmessungen der angrenzenden Straßen abgestimmt worden. In Absprache mit den Dorfbewohnern wurde zudem beschlossen, sowohl die Straße »It Heech« als auch die Brücke mit Fahrradwegen auszustatten und als 30-km/h-Zone auszuweisen. 7 Kontext und Verbesserungen In vielerlei Hinsicht ist die neue Brücke eine moderne Variante der alten. Der Standort ist beispielsweise derselbe geblieben, und die Anzahl der Stützen und die Form der Brücke haben sich nur wenig verändert. Auch die Sichtlinie über die Brücke aus südlicher Richtung zur katholischen Dorfkirche ist intakt geblieben. Die multifunktionalen Masten bilden nun sogar einen visuellen Rahmen für jene Sichtlinie. Ein weiterer Aspekt, der die Verbesserungen zeigt, ist die Verbindung zum Kriegsdenkmal auf der Nordseite direkt neben der Brücke. Dieses Denkmal ist während der Bauarbeiten jederzeit erreichbar gewesen und jetzt über eine neue Treppe mit Handlauf auf beiden Seiten zugänglich.

8 Fließender Verlauf mit leicht gebogenem Brückendeck © Henk Snaterse/ipv Delft

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE 8 Bedienung der Brücke Eines der Dinge, die sich mit der Realisation der neuen Kanalquerung verbessert haben, ist die Bedienung, denn die Brücke Dronryp wird vom Swettehûs in Leeuwarden ferngesteuert. Zurzeit werden von dort aus zehn Brücken betrieben, in Zukunft soll die Anzahl aber auf 40 erhöht werden. Die Brücke Dronryp ist mit einer Reihe von Kameras ausgestattet, mit denen für die Bedienung von Leeuwarden aus ein perfekter Überblick möglich ist. Die Kameras sind so eingestellt, dass die Privatsphäre der Anwohner nicht eingeschränkt wird. Die zentrale Brückensteuerung gewährleistet effiziente Abläufe und ist damit vorteilhaft für die Schifffahrt. Der Brückenwärter weiß genau, wann welche Schiffe auf dem Van Harinxmakanaal welche Brücken passieren. Da sich die Schranken auf der Brücke in der Nähe des beweglichen Decks befinden, braucht der Brückenwärter nur einen begrenzten Teil des Bauwerks für den Verkehr zu schließen, bevor die Brücke für den Schiffsverkehr geöffnet werden kann. Dies ist nicht nur sicherer, sondern auch schneller. Darüber hinaus sorgt es für eine angenehmere Wartezeit: Brückennutzer können nun über dem Kanal, auf dem festen Teil der Brücke, mit ungehinderter Sicht auf die vorbeifahrenden Schiffe warten.

9 Modifizierte Sichtlinie zur nahen Dorfkirche © Henk Snaterse/ipv Delft

9 Innovation und Nachhaltigkeit Innovation und Nachhaltigkeit sind wichtige Ambitionen der Provinz Friesland. Sowohl beim Entwurf als auch bei der Realisierung der Brücke waren diese Aspekte zu beachten. Im Ergebnis wurde zum Preis von ca. 12 Mio. € eine sehr

10 Gesamtübersicht und Konstruktionsdetails in isometrischer Darstellung © ipv Delft

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

nachhaltige Klappbrücke mit minimalem Energieverbrauch und nur geringem Wartungsaufwand errichtet. Der minimale Energieverbrauch und der nur geringe Wartungsaufwand resultieren aus folgenden Lösungen:

BRÜCKENBAUWERKE

– Rampenanbau aus einem Stück: Dadurch wird die Anzahl der gesamten Brückenübergänge begrenzt, was Material und Wartung spart. – Einbau innovativer geräuscharmer Fahrbahnübergänge, sogenannter Sinusgelenke: Diese sind aus rostfreiem Stahl hergestellt, wodurch sie eine Lebensdauer von 100 Jahren haben. – Wahl eines zukunftsorientierten Brückenantriebs, bestehend aus einem Pleuelstangenantrieb mit geschlossener Verzahnung. – Der in den Stützen verortete Antrieb ist dort einfach für Wartungsarbeiten zugänglich. – Anordnung von Rollen- anstatt von Elastomerlagern mit dem Vorteil verlängerter Wartungsintervalle, da ansonsten die Elastomerlager alle 10–25 Jahre erneuert werden müssten. – Konzeption von schwenkbaren multifunktionalen Masten: Alle technischen Anlagen, die in die Masten integriert sind, lassen sich einfach und ohne Einsatz einer Hebebühne vom Deck aus zu Wartungs- oder Inspektionszwecken erreichen. – Verzicht auf lackierten Stahl bei den Schutzdalben: Lackierungen sind belastend für die Umwelt und müssen regelmäßig erneuert werden. Dank der Verwendung von unlackiertem Stahl ist praktisch keine Wartung erforderlich. – Einsatz von LED-Beleuchtung: Dies erspart ca. 40 % des Energieverbrauchs und 45 % der Wartungskosten. – Installation von energieeffizienten Motoren für den Antrieb der Schranken. – Einsatz eines Kameratyps, der statt der üblichen 60 W nur 15 W verbraucht. Autorin: Dipl.-Des. Marion Kresken ipv Delft, creatieve ingenieurs, Delft

Bauherr Provinz Friesland, Leeuwarten, Niederlande Entwurf ipv Delft, creatieve ingenieurs, Delft, Niederlande Tragwerksplanung Bartels Ingenieursbureau BV, Appeldorn, Niederlande Lievense WSP BV, Leeuwarten, Niederlande Bauausführung Koninklijke Oosterhof Holman B.V., Grijpskerk, Niederlande Machinefabriek Rusthoven BV, Groningen, Niederlande

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE Monitoring und Bewertung in Echtzeit

Intelligentes Bauwerk: Pfaffendorfer Rheinbrücke von Dominik Honerboom, Jens Kühne

1 Pfaffendorfer Brücke aus nördlicher Perspektive © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Die Pfaffendorfer Brücke verbindet die Stadt Koblenz über die Bundesstraße 49 mit der gegenüberliegenden Rheinseite und den dort liegenden Stadtteilen Pfaffendorf und Ehrenbreitstein. Sie stellt somit mit dem anschließenden FriedrichEbert-Ring eine der Hauptverkehrsachsen in Koblenz dar. Aufgrund des schlechten Bauwerkszustandes ist eine neue Rheinbrücke in Planung. Diese Baumaßnahme umfasst den Neubau der Pfaffendorfer Brücke über den Rhein in Koblenz sowie die Anpassung der westlich und östlich angrenzenden Straßenabschnitte einschließlich der erforderlichen Rampenbereiche. Zum weiteren Betrieb der vorhandenen Brücke wurden im Jahr 2019 in Teilbereichen zwingend notwendige Instandsetzungsarbeiten durchgeführt. Währenddessen stand je Fahrtrichtung nur eine Fahrspur zur Verfügung, was starke Verkehrseinschränkungen bedingte. Zur Wiederaufnahme und Aufrechterhaltung der Verkehrsbeziehung auf allen vier Fahrspuren bis zur Indienststellung des neuen Bauwerks wurde zur unterstützenden Bauwerksbewertung ein Monitoringsystem zur indirekten Ermittlung der Verkehrsbelastung und der dauerhaften Überwachung installiert.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

1 Bestehendes Bauwerk 1.1 Vorstellung der Brücke Der Ursprung der Pfaffendorfer Brücke ist auf das Baujahr 1864 zurückzuführen. Sie ist die älteste Brücke über den Rhein in Koblenz und wurde zunächst als Eisenbahnbrücke mit drei Bögen errichtet. Die ca. 10 m hohen Festungstürme, welche mit eisernen Toren versehen waren, riegelten ihre Enden ab. Im Jahr 1932 wurde sie zu einer Straßenbrücke umgebaut. Im März 1945 wurde die Pfaffendorfer Brücke von den zurückziehenden Einheiten der Wehrmacht gesprengt und in den Jahren 1950–1953 neu errichtet. Noch heute sind Relikte aus dem alten Bauwerk, wie zum Beispiel der untere Teil der Festungstürme mit den Bogenkämpfern der damaligen Eisenbahnbrücke, erhalten und Bestandteil der jetzigen Konstruktion. Das heutige Brückentragwerk wurde in Längsrichtung als Durchlaufträgerkonstruktion über drei Felder mit den Stützweiten 103,15 m, 105,01 m, 103,15 m ausgeführt (Bild 1). Die Abtragung der Lasten in Längsrichtung erfolgt über kastenförmige Stahlträger. Die Querschnittsabmessungen betragen durchgängig 4,11 m in der Höhe sowie 2,40 m in der Breite. Die Hohlkästen sind entsprechend der statischen Erfordernis aus mehreren Blechen und Profilen zusammengesetzt, wobei zumeist Nieten als Verbindungsmittel eingesetzt wurden. Die Winkel zur Längsaussteifung der Stegbleche sind jedoch mit den Stegen verschweißt.

In Querrichtung spannen die Querriegel, welche als Einfeldträger mit einer Stützweite von 14,70 m ausgeführt wurden. Ihr Abstand ist leicht variabel und misst ca. 3,04 m. Die Querträger wurden als Verbundträger mit offenen, I-förmigen, in der Höhe veränderlichen zusammengesetzten Stahlprofilen konzipiert (Bild 2).

2 Unterseite des Bauwerks mit Querträgern © Leonhardt, Andrä und Partner AG

BRÜCKENBAUWERKE

Innerhalb der Hauptträger sind die Querträger entweder auf einer Pendelstütze oder einem A-Bock gelagert (Bild 3). Zur Durchführung der Querträger in die Hohlkästen befinden sie sich in diesen Aussparungen. Zudem sind sie in den Hauptträgern mittels eines Längsverbandes in Kombination mit der Fahrbahnplatte ausgesteift. Die Fahrbahnplatte besteht aus Stahlbeton. Sie ist 12,00 m breit und wurde mit einer Dicke von 20 cm hergestellt, welche sich an den Querträgern lokal aufvoutet. Die Fahrbahn trägt die Windlasten als liegende Scheibe ab. Beidseitig neben der Fahrbahn befinden sich Stahlbetonkappen, welche ihre Lasten direkt in den Hauptträger einleiten. Die Kappen sind 4,45 m breit und bieten Platz für den Geh- und Radweg. 1.2 Zustand und Konsequenzen Der Prüfbefund der letzten Hauptprüfung nach DIN 1076 wies erhebliche Schäden am bestehenden Bauwerk nach. Aufgrund dieser Schäden wurde die Zustandsnote 3,9 ermittelt. Zudem hatte sich gezeigt, dass bei vielen schon früher festgestellten Schäden deutliche Fortschritte erkennbar waren, die zur Einleitung unmittelbarer Sofortmaßnahmen führten. Die Brücke wurde daher im Jahr 2019 zur Aufrechterhaltung des Verkehrs instandgesetzt und für den Schwerlastverkehr > 30 t (zulässiges Gesamtgewicht) gesperrt. Des Weiteren wurde zur Überwachung und indirekten Ermittlung der Beanspruchungen aus den Verkehrseinwirkungen ein Monitoringsystem installiert und das Intervall der Hauptprüfungen auf einen jährlichen Turnus erhöht. Darüber hinaus erfolgen monatliche Bauwerksbesichtigungen zur Feststellung von weiteren Schadensfortschritten. Als Schadensursache sind die gegenüber dem Zeitpunkt der Herstellung deutlich angestiegene Verkehrsbelastung, insbesondere des Schwerverkehrs, sowie eine systembedingte und mangelnde Ausbildung der Längsfugen zur Entkopplung des Längs- und Quertragverhaltens zu nennen. Augenscheinlich kam es bei der Errichtung zu starken Verformungen der Stegbleche, welche außerhalb der Toleranzen nach heutigen Regelungen liegen.

3 Zugang zum Hohlkasten am Widerlager Koblenz © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

Die bestehende Rheinbrücke wurde für das Ziellastniveau LM 1 nach DIN Fachbericht 101 nach Stufe 1 der Nachrechnungsrichtlinie für Straßenbrücken nachgerechnet, wobei unter anderem Defizite in den Stegblechen der Hauptträger nachgewiesen wurden. Der aktuelle Bauwerkszustand der Pfaffendorfer Rheinbrücke zeigt, dass ein weiterhin sicheres Betreiben nur mit hohem Aufwand durch permanente Bauwerksüberwachung, -prüfungen sowie durch weitere Instandsetzungen teilweise gravierender Schäden möglich sein wird. Für die permanente Zustandsüberwachung wurde an der Pfaffendorfer Brücke ein Messsystem zur Ermittlung der tatsächlichen Beanspruchung aus der Verkehrsbelastung installiert. Die ergänzenden Messungen liefern zusätzliche Informationen zum Tragwerk sowie zu den Beanspruchungen und fließen in die Bewertung des Bauwerks kontinuierlich mit ein.

2 Anforderungen an die Zustandsüberwachung Aufgrund der aufgezeigten rechnerischen Defizite der Stegbleche im Rahmen der Nachrechnung war eine wesentliche Fragestellung, die tatsächlich vorhandene Verkehrsbeanspruchung stetig zu ermitteln und möglichst durchgehend zu überwachen. Hierzu wurde auf der Pfaffendorfer Brücke ein sicherheitsrelevantes Bauwerksmonitoring installiert, das über ihre Restnutzungsdauer zur indirekten Erfassung der Verkehrslasten über einen längeren Zeitraum durchgehend betrieben wird. Bei der Entwicklung des Messkonzeptes wurden unterschiedliche Aspekte berücksichtigt. So wurden Messpunkte in beiden Hauptträgern angeordnet. Zum einen wurde somit sichergestellt, dass unterschiedliche zielgerichtete Verkehrsströme stadteinwärts und -auswärts erfasst werden können. Andererseits wurde damit der Tatsache Rechnung getragen, dass die Hauptträger zu unterschiedlichen Zeiten direkter Sonneneinstrahlung unterliegen und durch die so zusätzlich eingebrachten Temperaturlasten unterschiedlich reagieren.

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

4 Auszug aus dem Messkonzept eines Querschnitts © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

Insgesamt wurden über die Brückenlänge zehn Messquerschnitte definiert, jeweils fünf Messquerschnitte pro Hauptträger (Bild 4). Die Messquerschnitte wurden sowohl an hochbeanspruchten Bereichen in Brückenmitte und den Pfeilerachsen als auch in auflagernahen Bereichen der Widerlager oder auf Höhe der Momentennulldurchgänge platziert. Letzteres diente dazu, den Temperatureinfluss zu erheben und die Zuverlässigkeit des Messsystems zu überprüfen. Die Bestimmung des Einflusses von Verkehrslasten auf die Bleche und die aussteifende Tragstruktur geschieht über den Umweg der verformungsbedingten Dehnungsmessung. Eine Kompensation der Temperatureinflüsse war notwendig, da das Bauwerk thermischen Schwankungen ausgesetzt ist. Obwohl die Installation der Sensorik im trockenen Inneren des Hohlkastens erfolgte, musste mit Feuchtigkeit durch Kondenswasserbildung gerechnet werden. Aus diesem Grund und zur Verbesserung der Langlebigkeit der installierten Messstellen war eine entsprechende Abdeckung der Dehnungsmessstreifen (DMS) notwendig. Ergänzend wurden zur Plausibilisierung der Messsignale in mehreren Querschnitten die Temperaturen auf der Bauwerksoberfläche erfasst.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Zur fotografischen Erfassung von überlastigen Fahrzeugen wurden zwei Kameras installiert (Bild 5). Deren Aufstellung hatte in jede Fahrtrichtung so am Bauwerksende zu erfolgen, dass eine lückenlose Dokumentation der Lastüberschreitungen sichergestellt ist. Die Vorgaben aus der Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) wurden dabei in Zusammenarbeit mit dem Datenschutzbeauftragten der Stadt Koblenz zur Gänze berücksichtigt. Alle Messsignale wurden über EtherCATBuskabel transportiert, die Kamerasignale über Videokabel. Alle Signale wurden am Bauwerk plausibilisiert und reduziert. Nach Analyse der Amplituden lösen Überschreitungen eine Nachricht an den Betreiber aus. 3 Konzept des Monitoringsystems 3.1 Dezentrale Erfassung Die Länge des Bauwerks und die querschnittsbezogenen, sich teilweise wiederholenden Messkonzepte ermöglichen den Aufbau einer dezentralen Messdatenerfassung mit zentraler Datenverarbeitung am Widerlager. Dabei werden standardisierte Kompaktschränke in jedem Messquerschnitt verbaut [2]. Anzahl und Typ der verwendeten Messklemmen werden an das jeweilige Messkonzept angepasst.

5 Installation der Kameras © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

Querschnittsweise werden die Daten über einen am Buskoppler angeschlossenen EtherCAT-Bus am Widerlager Koblenz eingesammelt. Der im Widerlager installierte Industrie-PC muss in der Lage sein, den Datenstrom direkt zu analysieren und sowohl die Fotos als auch kompakte Datenpakete sicher an einen Server zu versenden.

BRÜCKENBAUWERKE

Die Bestimmung der notwendigen Abtastrate erfolgte auf Basis der zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h (ca. 14 m/s). Die Überfahrt eines großen Lkws über eine Messstelle dauert demzufolge ca. 1 s, was einem Messwert alle 14 m Fahrstrecke entspricht. Um eine genaue Zuordnung der Fahrzeuge zu den Messwerten zu bekommen, ist eine zeitsynchrone Erfassung der Messsignale erforderlich. 3.2 Messstellendesign Da die Richtung der eingeleiteten Kräfte bekannt ist, konnten lineare DMS zum Einsatz kommen, die zur Temperaturkompensation mit spannungsfreien Dehnungsmessstreifen zu Halbbrücken verschaltet wurden. Zur Plausibilisierung wurde an einigen Stellen eine zweidimensionale Spannungsanalyse unter Zuhilfenahme von DMS-Rosetten durchgeführt. Trotz dieser Maßnahmen musste mit einer Nullpunktdrift gerechnet werden. Insbesondere die südliche Fahrbahn ist im Tagesverlauf je nach Sonnenstand plötzlichen thermischen Schwankungen durch direkte Strahleneinwirkung ausgesetzt. Ergänzend wurden daher zur Plausibilisierung der Messsignale in mehreren Querschnitten die Temperaturen auf der Bauwerksoberfläche erfasst (Bild 6). Um Messfehler durch temperaturbedingte Widerstandsänderungen der Kabel zu eliminieren, wurden die DMS in Fünfleiterschaltung angeschlossen. Abschließend wurden alle Messstellen zum Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit mehrschichtig abgedeckt (Dampfsperre).

3.3 Kamera Bei Überschreitungen der zulässigen Lastniveaus sollen eine Kameradokumentation (Bild 7) und die Klassierung der Fahrzeuge erfolgen. Wegen der räumlichen Entfernung zwischen Erfassungsstelle und Kamera musste die Verzögerungszeit des Auslösers berechnet werden. Die Daten werden in Echtzeit erfasst und stehen nach ihrer Weiterleitung sowie anschließender Analyse ihrer Amplituden nahezu verzögerungsfrei zur Verfügung. Um die optimale Kameraauslösung zu gewährleisten, wurde der Auslösezeitpunkt auf Basis der zulässigen Geschwindigkeit ermittelt und experimentell optimiert. Gemäß DSGVO-Vorgabe wurde die Auflösung der Kamera so weit reduziert, dass Nummernschilder und Personen unkenntlich sind, eine Fahrzeugtyperkennung jedoch uneingeschränkt möglich bleibt. Nicht benötigte Bildbereiche außerhalb der Fahrbahn wurden geschwärzt. Dadurch ließ sich das Datenvolumen der Fotos auf wenige Kilobyte reduzieren. Die Bilddaten werden über separate Datenleitungen übertragen und über den Zeitstempel auf dem IndustriePC mit den Messdaten zusammengeführt. 3.4 Datenmanagement Der im zentralen Messschrank (Bild 8) installierte Industrie-PC führt alle Daten zusammen und speichert sie auf einer externen Festplatte ab. Zuvor wird der Datenstrom auf Überschreitungen der zulässigen Dehnungsniveaus (Lastüberschreitungen) analysiert, über einen

6 DMS- und Temperatur-Messstelle © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

7 Kamerafoto: Auflösungsreduktion gemäß DSGVO © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

Messenger können Nachrichten verschickt werden. Solche Nachrichten lassen sich mehrstufig als Meldungen oder Alarme priorisieren und verschiedenen Empfängern zuordnen. Neben der Meldung enthalten sie je nach Spezifikation des Meldungslevels den kritischen Messwert mit Zeitangabe sowie die zugeordneten Bildinformationen oder einen Link zum Bild. Da die Kamerabilder auf einem FTP-Server gesichert sind, sind sie schnell anzuzeigen. Über die Messwertvisualisierung im Monitoring-Information-Center MIC.Bridge lässt sich prüfen, ob das Überschreitungsniveau mit dem Fahrzeugtyp korrespondiert. Hier finden sich darüber hinaus statistische Informationen wie Summe der Überschreitungen oder Trends. Nach dieser Echtzeitanalyse werden die Daten reduziert. Alle 10 min wird ein File mit fortlaufenden 30-s-Werten erzeugt (min-max-mean) und zur weiterführenden Verarbeitung über die UMTS-Verbindung an den zentralen Server versendet.

8 Zentraler Messschrank am Widerlager Koblenz © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE 4 Installation, Einmessung und Betrieb Der eingeschränkte Verkehr, der verständliche Wunsch des Auftraggebers nach einer schnellen Inbetriebnahme des Überwachungssystems sowie die Kooperation der Messtechniklieferanten und die umsichtige Planung der Serviceteams führten dazu, dass bereits fünf Wochen nach Beauftragung mit der Installation begonnen werden konnte. Im Zuge der Installation der Sensoren war es notwendig, an den Messstellen die Bauwerksbeschichtung zu entfernen. Die Methode richtet sich dabei nach Art und Bestandteilen der Beschichtung. Da die Brücke in der Vergangenheit bereits mehrfach ertüchtigt wurde, musste davon ausgegangen werden, dass das Installationsteam an verschiedenen Messorten auf verschiedene Oberflächenbeschichtungen trifft. Da bekannt war, dass beim Wiederaufbau nach dem Krieg auch schadstoffhaltige Beschichtungen zum Einsatz kamen, hatte eine Schadstoffanalyse zu erfolgen: An vier Stellen der Brücke wurden Proben entnommen, welche teilweise unzulässige Schwermetallverbindungen enthielten, wie zum Beispiel Blei. Die Schutzausrüstung des Teams wurde an die nachgewiesenen Stoffe angepasst. Das Abschleifen der Beschichtung war jedoch ohne Einsatz von Lösungs- oder Bindemitteln möglich, da eine permanente Durchlüftung der Hohlkästen sichergestellt werden konnte. Die Installationsstellen wurden freigelegt, Sensoren installiert, verdrahtet und abgedeckt, die dezentralen Messschränke in jedem Messquerschnitt angeschlossen sowie Bus- und Kameraleitungen verlegt, wobei das Bauwerk in seiner Mitte gequert und die Kabel in den zweiten Hohlkasten geführt wurden.

9 Gewogene Fahrzeuge für die Systemeinmessung © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Im Widerlager wurde der zentrale Messschrank aufgestellt und angeschlossen. Da die Signalstärke der UMTS-Datenverbindung stark schwankte und nicht ausreichend stabil war, wurde eine externe Antenne außen am Bauwerk montiert. Nach wenigen Tagen konnte die Anlage in Betrieb genommen werden. In einer zweiwöchigen Testphase wurden Reproduzierbarkeit und Plausibilität der Daten geprüft. Im Anschluss wurde mit der Planung für die Systemmessung begonnen. Die Systemmessung wurde für die unterstützende messwertgestützte Bewertung der Tragfähigkeit unter einer nächtlichen Vollsperrung des Bauwerks durchgeführt. Nach Nullsetzung des Systems wurden durch eine Befahrung mit drei Fahrzeugen unterschiedlichen Gewichtes die Sensoren an vier Punkten ihrer Kennlinie eingemessen, für den Einmessvorgang standen Fahrzeuge mit einem Gesamtgewicht von 12 t, 30 t und 40 t zur Verfügung (Bild 9). Die Fahrzeuge wurden vorab durch den TÜV Rheinland in jeder Achse verwogen und befuhren dann die Brücke in verschiedenen Szenarien, das heißt langsame und schnelle Überfahrt, Stehphasen, Spurzuordnung (Bild 10). Die währenddessen an allen DMS auftretenden Dehnungen wurden zusammen mit den gemessenen Temperaturen dokumentiert und bildeten später unter anderem auch die Grundlage für die Festlegung der Warn- und Alarmschwellen. Die Systemmessungen dienten außerdem der messgestützten Bestimmung von Spannungsgradienten über die Bauteilhöhe, um sie mit dem rechnerischen Modell aus der Brückennachrechnung abzugleichen und zu verifizieren. Durch die konstruktionsbedingte klare Trennung des Quer- und Längstragsystems konnte eine gute und plausible Übereinstimmung zwischen rechnerischen und messgestützten Werten festgestellt werden. Lediglich an den Obergurtblechen

wurden Abweichungen nachgewiesen, welche auf eine Mitwirkung der nicht im planmäßigen Verbund betonierten Stahlbetonkappen zurückzuführen sind. Der Spannungsanteil aus den Verkehrslasten schlägt in Relation zu den Gesamtspannungen in den Hauptträgern jedoch nicht durch und bedingt somit keine signifikante Verschiebung des Spannungsnulldurchgangs der Gesamtbelastung. Durch die Überfahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ließ sich für die Hauptträger nachweisen, dass der Einfluss der dynamischen Erhöhung über einen Schwingbeiwert nicht erforderlich ist. Dieses entspricht auch dem rechnerischen Ansatz nach DIN 1072, bei dem sich ein Schwingbeiwert von 1,0 für die Hauptträger des Bauwerkes ergibt. Das System wurde im Anschluss planmäßig in Betrieb genommen. Sensorleitungen, Systemfunktionen und Software werden über eine sogenannte WatchdogFunktion überwacht und setzen bei nichtplausiblen Systemzuständen unabhängig vom Meldungs- und Alarmierungsmodul für die Lastüberschreitungen Meldungen an den Operator ab. Remote-Zugriff auf das System erlaubt, Wartungsvorgänge und Einstellungsänderungen, ohne lokale Präsenz durchzuführen. Dadurch werden die Betriebskosten auf niedrigem Niveau gehalten. Die auf dem zentralen Server abgelegten Daten müssen zur weiterführenden Beurteilung aufbereitet und dem bewertenden Ingenieurbüro Leonhardt, Andrä und Partner (LAP) zur Verfügung gestellt werden. Hierfür werden alle thermischen Einflüsse eliminiert, bevor die Daten einer Extremwertanalyse unterzogen werden. Im Ergebnis entsteht für jede Messstelle über den betrachteten Zeitraum eine Verteilungsfunktion mit Standardabweichung. Neue Daten werden kumuliert, ehe die nächste Analyse erfolgt. So lassen sich über längere Zeiträume Veränderungen genau erkennen und dokumentieren. Wölfel stellt LAP csv-Dateien bereit.

10 Exemplarischer Messschrieb der nächtlichen Systemeinmessung © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

BRÜCKENBAUWERKE

Wir starten durch und bitten zum

21. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU ab 10.02.2021 nach Leipzig. Mit Vorträgen, die schon lange auf unserer Wunschliste standen und stehen, wird das Programm auch 2021 wieder hochinteressant werden. Willkommen heißen wir Sie an einem neuen Veranstaltungsort – dem direkt am Hauptbahnhof gelegenen HYPERION HOTEL LEIPZIG – und zu einem etwas nachgerückten Termin, von 10.02. bis 12.02.2021, da für viele Vortragende und Teilnehmer die Anreise am Mittwoch und die Abreise am Freitag günstiger zu koordinieren sind. Das Hotel haben wir im Übrigen gewechselt, weil sich The Westin nicht auf unsere Wünsche nach mehr Fläche für Aussteller und einem direkten Zugang über das Foyer einlassen wollte. Wir gehen davon aus, dass das Covid-19-Virus im Februar 2021 zwar noch immer im Umlauf, aber in den Griff zu bekommen sein wird. Das HYPERION HOTEL LEIPZIG hat uns die Umsetzung eines umfassenden Hygienekonzepts mit ständigem Luftaustausch in allen Räumen bereits zugesagt. Die Räumlichkeiten in diesem Hotel bieten zudem alle Möglichkeiten, um sämtliche Abstandsregeln in Tagungsraum, Restaurant, Fachausstellung, Foyer etc. ohne Einschränkungen einhalten zu können. Seien Sie versichert, dass für ein Maximum an Gesundheitsschutz gesorgt sein wird. Auf Ihre Rückmeldungen freuen wir uns. Gerne berücksichtigen wir auch noch Programmvorschläge. Rückfragen nimmt, wie gewohnt, Frau Wiederspahn entgegen. Mit den besten Grüßen und dem Wunsch: Bleiben Sie gesund.

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

BRÜCKENBAUWERKE 5 Auswertung 5.1 Nachweis der Tragfähigkeit Der Nachweis der Tragfähigkeit wurde in Anlehnung an die Nachrechnungsrichtlinie für Straßenbrücken in der Stufe 3 bzw. 4 geführt. Die Stufe 3 berücksichtigt am Bauwerk ermittelte Messergebnisse. Die messtechnisch ermittelten Daten wurden in Anlehnung an den Aufsatz von Geißler, Steffens und Stein [1] in das vorhandene Sicherheitskonzept der Normung transformiert. Hierbei wurde über die im Bauwerksmonitoring erfassten Messdaten ein abgeleitetes objektbezogenes Lastmodell mit zugehörigen Teilsicherheitsbeiwerten hergeleitet. Die erfassten Dehnungen über den Messzeitraum werden für jede Messstelle durch eine Extremwertanalyse in Verteilungen nach Gumbel überführt und auf den Bezugszeitraum von einem Jahr extrapoliert (Bild 11). Die somit vorliegende Jahresextremwertverteilung einer Messstelle entspricht der Verteilung des jeweils größten Wertes eines Jahres. Mit zunehmender Messdauer steigt folglich auch die Evidenz der Daten. Durch die ermittelte Verteilungsdichtefunktion der Einwirkung kann der Quantilwert der Jahresextremwertverteilung unter Berücksichtigung der Unterschreitungswahrscheinlichkeit des charakteristischen Wertes für die geplante Restnutzungsdauer berechnet werden. Bei einer Wiederkehrperiode von fünf Jahren ergibt sich eine Unterschreitungswahrscheinlichkeit aus der Jahresextremwertverteilung von 80 %. Aus den extrapolierten Verteilungsfunktionen der Jahresextrema mit ihrer Wiederkehrperiode über die begrenzte Restnutzungsdauer von fünf Jahren wurden der charakteristische Wert der Einwirkung und der zugehörige Teilsicherheitsbeiwert ermittelt. Der Teilsicherheitsbeiwert deckt die Unsicherheit in der Festlegung des messgestützten charakteristischen Wertes ab. Die Größe des Teilsicherheitsbeiwertes wird dabei signifikant durch die Varianz der Verteilungsfunktionen bestimmt.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

11 Beispielhafte Verteilungsfunktion der Extremwerte © Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

Des Weiteren wurde in gemeinsamer Abstimmung mit dem Tiefbauamt der Stadt Koblenz die Zuverlässigkeit entsprechend DIN EN 1990 für die Zuverlässigkeitsklasse RC2 auf einen Bezugszeitraum von fünf Jahren mit β = 4,5 festgelegt. Der Nachweis der Stegbleche erfolgte am verformten Tragsystem unter Berücksichtigung der eingeprägten Spannungen aus der Herstellung und der normativen Ersatzimperfektionen in einer geometrisch nichtlinearen Berechnung gemäß Stufe 4 der Nachrechnungsrichtlinie. Mit dem zeitgleich erarbeiteten Verstärkungskonzept für einen minimalen Anteil der Beulfelder war es somit möglich, die Tragfähigkeit der verformten Stegbleche unter Berücksichtigung der gemessenen objektspezifischen Verkehrsbelastung für eine Restnutzungsdauer von fünf Jahren nachzuweisen.

5.2 Alarmwerte Wie bereits erwähnt, erfolgt eine Dokumentation von Fahrzeugen, welche zulässige Schwellwerte überschreiten. Dies dient in erster Linie der statistischen Erhebung von Daten zum Nutzungsverhalten des auf 30 t abgelasteten Bauwerkes. Zur Definition der Grenzwerte wurden die Ergebnisse der nächtlichen Systemmessungen herangezogen. Da in den Querschnitten 5 und 6 in Feldmitte gute Signalamplituden gemessen wurden, konnten sie für die Alarmierung verwendet werden. Dabei werden die Dehnungsamplituden mit einem Algorithmus beaufschlagt. Der entstehende Indikator wird in Echtzeit berechnet und separiert die Fahrzeugdaten voneinander, indem er diese in gleitenden Zeitfenstern miteinander vergleicht. Dadurch wird die Aussagekraft der einzelnen Überschreitungen signifikant erhöht.

BRÜCKENBAUWERKE Der Algorithmus wurde nun in einer Simulation auf die Messdaten der nächtlichen Messfahrten für alle Fahrzeugtypen angewendet und damit die Alarmschwellen definiert. Anschließend wurde für mehrere Tage der Indikator auf Betriebsmessdaten, alle Messpunkte der beiden Messquerschnitte QS5 und QS6, angewendet und deren Plausibilität und Eintrittswahrscheinlichkeit geprüft. Durch Fernzugriff auf das System war es dann möglich, die Alarmschwellen remote einzutragen und die Alarmierung zu starten. 5.3 Web-Portal In der Vergangenheit wurden die Daten und Ergebnisse am PC verdichtet und anschließend in Reports zusammengefasst und dokumentiert. Zunehmend werden Messergebnisse und Meldungen jedoch heute live über Webplattformen visualisiert. Die Darstellung in quasi Echtzeit hat den Vorteil, dass aktuelle Daten jederzeit und an jedem Ort zugänglich sind und für Analysen herangezogen werden können. Auch Systemstatus und Meldungen werden angezeigt und statistische Größen ermittelt. Obwohl es in diesem Projekt anfangs keine Anforderung für eine solche Visualisierung gab, wurde in MIC.Bridge ein Dashboard konzipiert, umgesetzt und betrieben. Der Aufwand hierfür ist aufgrund standardisierter Werkzeuge gering, der Nutzen aber groß. So dient die Visualisierung der Ergebnisse den Datenanalysten in der ersten Phase dazu, die Plausibilität der Daten und die Zuverlässigkeit des Systems zu prüfen. Später konnten mit Hilfe der Zoom-Funktion Daten zeitsparend selektiert und für die Validierung des Alarmierungsalgorithmus herangezogen werden. Zur besseren Übersichtlichkeit werden auf einem graphischen Bauwerksmodell aktuelle Signale, Statusinformationen und Zeitreihen angezeigt. Eine Umsetzung der Extremwertanalyse ist möglich und würde das Reporting durch Screen-Shots vereinfachen. 6 Zusammenfassung Aufgrund der Bauwerksbeurteilung war eine Reduzierung des Verkehrs von vier auf zwei Fahrspuren notwendig. Für die Zustandsbewertung der bestehenden Pfaffendorfer Rheinbrücke wurde daher sowohl aufgrund der zu jener Zeit angespannten Verkehrslage im Großraum Koblenz als auch in Ergänzung zu den regelmäßig und bereits im Intervall deutlich erhöhten Bauwerkshauptprüfungen ein Monitoringsystem installiert.

In den Richtlinien zur Nachrechnung sind Bauwerksmessungen und deren Auswertungen zur Bewertungen der Bauwerke bereits implementiert und zugelassen. Das installierte System ergänzt die Bewertung des Bestandsbauwerkes in kongenialer Art und Weise: – Über das Monitoring konnten die Beanspruchungen aus den tatsächlich vorliegenden und für dieses Bauwerk spezifisch gemessenen Verkehrsbelastungen auf ausreichende Tragfähigkeit nachgewiesen werden. Das normativ geforderte Zuverlässigkeitsniveau bleibt dabei erhalten. Durch das installierte Monitoringsystem war es somit möglich, den vierspurigen Betrieb des Bauwerks wiederaufzunehmen. – Außerdem wurde ergänzend eine Möglichkeit zur Dauerüberwachung auf Veränderungen mittels Warn- und Alarmschwellen geschaffen. Diese ermöglichen im Bedarfsfall ein zielorientiertes Eingreifen durch den Betreiber. Die Ergebnisse des Projektes sprechen dafür, Monitoringsysteme künftig auch präventiv zur Bauwerksbeurteilung und Verkehrslastüberwachung einzusetzen.

Pfaffendorfer Rheinbrücke

Rheinbrücken Nachrechnung Instandsetzung Ersatzneubau Jahrzehntelange Erfahrung auf allen Gebieten des Ingenieurbaus

Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Dominik Honerboom, M.Sc. Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart Dipl.-Ing. Jens Kühne Wölfel Engineering GmbH + Co. KG, Höchberg

Beratende Ingenieure VBI AG Literatur [1] Geißler, K.; Steffens, N.; Stein, R.: Grundlagen der sicherheitsäquivalenten Bewertung von Brücken mit Bauwerksmonitoring; in: Stahlbau, 88. Jg., H. 4, 2019, S. 338–353. [2] Kühne, J.; Rudloff-Grund, J.: Messkonzepte und teilstandardisierte Ausstattung von Brücken mit Messtechnik. Vortrag 3. Brückenkolloquium, Fachtagung für Beurteilung, Planung, Bau, Instandhaltung und Betrieb von Brücken, 2018. [3] Deutscher Beton-Bautechnik-Verein (Hrsg.): Merkblatt »Brückenmonitoring. Planung, Ausschreibung und Umsetzung«, Ausgabe 2018.

www.lap-consult.com

Rheinbrücke Emmerich

Auftraggeber Stadt Koblenz Planung und Ausführung Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart (Bauwerksbewertung) Wölfel Engineering GmbH + Co. KG, Höchberg (Messkonzept)

Rheinbrücke Köln-Mülheim

Rheinbrücke Duisburg-Neuenkamp

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE Einsatz nichtmetallischer Bewehrung für Geh- und Radwege

Sanierung der Carolabrücke in Dresden von Manfred Curbach, Robert Franke, Harald Michler

1 Elbequerung: Carolabrücke in Dresden © Harald Michler

Der Einsatz nichtmetallischer Bewehrungen in der Bauwirtschaft gewinnt zunehmend an Bedeutung und besitzt auch in dem Bauforschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite eine hohe Relevanz. Um diese Bauweise erfolgreich etablieren zu können, müssen die Vorzüge der nichtmetallischen Bewehrung entsprechend exemplifiziert werden. Die Anwendung von Basalt- und Carbonbeton zur Verbesserung der Lebensdauer von Brückenkappen auf der Dresdner Carolabrücke ist einmalig und verdeutlicht die Vorteile des zukunftweisenden Materials.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

1 Einleitung Von allen Dresdner Elbbrücken wird die Carolabrücke als die geradlinige bezeichnet (Bild 1). Die Geradlinigkeit ist nicht das einzige Merkmal der Elbquerung, die Brücke verfügt über nur einen Pfeiler. Zwei von ursprünglich drei wurden durch die Waffen-SS im Zweiten Weltkrieg gesprengt. Die Schäden waren so gravierend, dass der Wiederaufbau in der alten Form nicht mehr möglich war. Heute gilt die Carolabrücke als wichtiger Verkehrspunkt. Rund 40.000 Fahrzeuge überqueren sie täglich. Obwohl die Brückenkappe keinen direkten Lasteinwirkungen ausgesetzt ist, gehört sie, bedingt durch die Umwelteinflüsse, zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen. Nicht nur Salze und Kohlendioxidemissionen spielen eine entscheidende Rolle, zusätzlich wirken auch thermische Beanspruchungen auf sie ein.

Die 1971 errichtete Carolabrücke überführt mit einer Länge von ca. 375 m die Bundesstraße B 170 in Dresden über die Elbe. Der Brückenzug besteht aus drei Überbauten als Gerberträger mit Spannbetonhohlkästen. Die größte Stützweite beträgt im Stromfeld 110 m. Eine erste Instandsetzung des Brückenzuges ist jetzt zwingend erforderlich. Seit November 2019 dauern die Sanierungsmaßnahmen an, die verschiedene Erhaltungsmaßnahmen zum Ziel haben. Hierzu zählen unter anderem Anpassungen an die gegenwärtigen Nutzungsanforderungen, Erneuerung des Fahrbahnbelages und der Brückenabdichtung, Sanierung am Spannbetontragwerk, Austausch der Fahrbahnübergangskonstruktionen. Da der vorhandene Brückenquerschnitt nicht ausreicht, muss die Kappe für einen zeitgemäß breiten Gehund Fahrradweg entsprechend erweitert werden (Bild 2, 3).

BRÜCKENBAUWERKE

2 Querschnitt durch den Gesamtbrückenzug © Landeshauptstadt Dresden

Stahlbetonbauteile müssen mit einer relativ dicken Betondeckung versehen werden, um den darin verbauten Stahl vor Korrosion zu schützen. Dabei gilt es die alkalische Schutzwirkung des Betons aufrechtzuerhalten. Durch den Einfluss von CO2 findet in seinen oberflächennahen Bereichen eine chemische Umwandlung der alkalischen Bestandteile statt. Die für den Beton unbedenkliche Reaktion der sogenannten Carbonatisierung hat eine Absenkung des alkalischen Milieus zur Folge, welches aber sehr wichtig ist für den Korrosionsschutz der Stahlbewehrung. Eine ausreichende Betondeckung sorgt daher für entsprechende Widerstandsfähigkeit während der gesamten Nutzungszeit. Weiterhin sichern die Nachweise zur Begrenzung der Rissbreite im Stahlbetonbau die Dauerhaftigkeit des Bauteils und sind dafür zuständig, dass keine Feuchtigkeit die Bewehrung erreicht. Feine Risse im Beton sind keine Seltenheit, breite Risse können jedoch den Feuchteintrag und das Eindringen von Tausalzen begünstigen und so eine Bewehrungskorrosion auslösen. Die Schutzwirkung und damit die Dauerhaftigkeit der Stahlbetonkonstruktion hängen also im Wesentlichen von der Betondeckung ab. Im Stahlbetonbau wird die Dichtigkeit im Allgemeinen über die Rissbreitenbeschränkung, das heißt die eingelegte Bewehrung, gewährleistet. Alle Zugbeanspruchungen müssen zunächst vom Beton selbst aufgenommen werden, was häufig nicht gelingt und zu den bekannten Schäden führen kann, da die Auslegung des Kappenbetons einen Spagat zwischen Witterungsbeständigkeit und Festigkeit darstellt. Daraus erschließen sich zusätzliche Maßnahmen zur Geringhaltung der Rissbreiten in der Betondeckung und infolgedessen zur Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit.

3 Bestand mit schmalem Geh- und Radweg © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Bei den Sanierungsmaßnahmen der Carolabrücke entschied sich die Landeshauptstadt Dresden für das Anwenden nichtrostender Bewehrung. Während bei der Altstadtseite eine Basaltbewehrung zum Einsatz kommt, wird die Neustadtseite mit Carbon instandgesetzt.

In beiden Fällen handelt es sich generell um einen Verbundwerkstoff aus Bewehrungsstrukturen in Form von Matten und Stäben sowie Beton unter Verwendung nachhaltiger Bindemittel und Betonzusammensetzungen.

4 5 Varianten der Kappe als Halbfertigteil © Leonhardt, Andrä und Partner AG

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

Die nichtrostende Bewehrung kann, so der Auftrag der Stadt Dresden, innerhalb der sonst erforderlichen Betondeckung von 4,50 cm (plus Verschleißschicht) angeordnet werden, da kein Korrosionsrisiko zu erwarten ist. Die Bewehrung wird genau dort positioniert, wo Risse infolge von Biegung und Zwang infolge von Temperaturgradienten im Bauteil entstehen. Der Einsatz entsprechend feiner Bewehrung sollte gelingen, um das Rissbild dahingehend zu beeinflussen, dass die Rissbreiten minimiert werden. Die Korrosionsbeständigkeit von Carbon und Basalt ermöglicht eine geringe Betondeckung für die Materialien und die optimale Ausnutzung der Betondicken. Auf die Anordnung von Aussparungen lässt sich bei der Ausführung verzichten. Am Beispiel des Kappenquerschnittes (Bild 4, 5) für den verbreiterten Geh- und Radweg der Carolabrücke soll dieses Vorgehen in der Praxis erprobt und sollen Erfahrungen gesammelt werden. Als Vorbereitung wurde ein Einbautest durchgeführt, um die Beeinflussung der Rissentwicklung durch eine zusätzliche nichtmetallische Bewehrung versuchstechnisch zu ermitteln. Über den Einbauversuch und die versuchstechnische Ermittlung der Rissbreitenentwicklung für die verschiedenen nichtmetallischen Bewehrungen wird im Folgenden berichtet.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

2 Auswahl des geeigneten Materials Die Auswahl des geeigneten Materials wurde in einem vorbereitenden Screening hinsichtlich des Grundmaterials, der Geometrie, Steifigkeit, Kompatibilität und des Verbundes untersucht. Im Anschluss wurde eine Empfehlung für drei Bewehrungsmaterialien ausgesprochen. Dies war jedoch an die Bedingung geknüpft, dass das Betonieren der Brückenkappe durch die nichtmetallische Bewehrung hindurch möglich sein muss. Überprüft wurde diese Eignung in einem Einbauversuch im Maßstab 1:1. Bei der Wahl der geeigneten Bewehrung kommen die Grundmaterialen Glas, Basalt und Carbon in Betracht. Sie alle sind als Multifilamentbündel verfügbar, die aus jeweils mehreren Tausend Endlosfilamenten bestehen. Mit einer Kunststoffmatrix werden sie zu einem leistungsfähigen Kompositmaterial verbunden. Glas und Basalt können von den maßgebenden Eigenschaften relativ eng beieinanderliegen, im Gegensatz zu Carbon sind sie in der Regel weniger alkalibeständig. Dies wird deshalb vorsorglich bei Glas und Basalt durch eine Überbemessung ausgeglichen. Im Gegensatz zu Carbon wird bei beiden ein gewisses Kriechen beobachtet. Im Kompositmaterial wird das Kriechen aber weitgehend vom Matrixmaterial dominiert, so dass auch bei carbonbasierten Bewehrungselementen ein solches Verhalten auftreten kann. Die Betondeckung der Stahlbewehrung ist mit ≥ 45 mm konzipiert, wogegen die nichtmetallische Bewehrung mit > 15 mm Betondeckung zuzüglich 5 mm Verschleißschicht verlegt werden soll. Die Betondeckung bei Rundstabbewehrungen wird in den aktuellen Normenentwürfen mit dem einfachen Durchmesser des verwendeten Größtkorns bzw. dem zweifachen Stabdurchmesser angegeben. Der Stab Thyssen Carbon4ReBAR ist aktuell nur mit einem Außendurchmesser von 10 mm lieferbar und sprengt damit die vorgegebene Dimension. Der kleinste Glasstab Schöck-ComBar hat als Nenndurchmesser 8 mm und einen Außendurchmesser von 9 mm, was nahe der gesetzten Grenze liegt. Aktuell werden Angaben von Durchmessern von nichtmetallischen Bewehrungen noch sehr uneinheitlich verwendet, was einen direkten Vergleich erschwert.

In Bezug auf den Verbund zeigt sich, dass glatte Stäbe eher ungeeignet sind, um genügend Verbundkraft je Längeneinheit zur Verfügung zu stellen und somit ein entsprechend feinverteiltes Rissbild zu erzielen. Dies gilt für alle Grundmaterialien. Die für den Einsatz als Betonbewehrung vorgesehenen Stäbe weisen eine verbundverbessernde gestaltete Oberfläche auf. Hierzu kommen unter anderem Rillenfräßungen, wie beim Schöck-Stab oder Thyssen-Stab, oder auch »schraubenförmige« Umwickelungen, wie beim Solidian-Stab, zur Anwendung. Neben dem Verbundverhalten bestimmt die Steifigkeit der Bewehrung das Rissbild maßgebend. Der Erfahrungsschatz im Bauwesen basiert hierbei hauptsächlich auf dem Betonstahl mit einem E-Modul bis zur Fließgrenze von ca. 210 GPa. Örtliche Überbelastungen werden dann durch das Fließen abgebaut und ermöglichen das bekannte duktile Tragverhalten im Stahlbeton. Ein »Fließen«, Kurzzeit unter Last, kann für keines der betrachteten nichtmetallischen Materialien beobachtet werden. Ein sprödes Reißen im Rissquerschnitt ist über die Bemessung oder über geeignet abnehmende Verbundeigenschaften zu vermeiden. Im Rahmen der gewählten Bauaufgabe sollte die Steifigkeit den Wert von 200 GPa nicht deutlich unterschreiten. Beim Schöck ComBar liegt die Steifigkeit bei ca. 60 GPa (Glasstab), bei einem solidian GRID oder solidian REBAR bei ca. 200 GPa (Carbon). Glas hat hier also einen systembedingten Nachteil, der aber über einen extrem guten Verbund oder die eingesetzte Bewehrungsfläche egalisiert werden könnte. Wünschenswert wären höhere Werte bei den Steifigkeiten, was sich mit der Verwendung von ultrahochmoduligen (UHM-)Carbonfasern für Bewehrungsstäbe im Carbonbeton erreichen ließ. UHM-Fasern auf Basis von Pech wären hier wirtschaftlich interessant, denn sie zeichnen sich durch einen im Vergleich zum Bewehrungsstahl und herkömmlichen Carbonstäben sehr hohen Elastizitätsmodul aus, allerdings auch durch eine extrem niedrige Bruchdehnung. Um die Kompatibilität zu überprüfen, wird die Bewehrung mit einem etablierten C25/30 LP (Kappenbeton) eingesetzt.

BRÜCKENBAUWERKE

6 Aufteilung der Materialien gemäß Ausschreibungsplanung © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Eine Verarbeitung im Erfahrungsschatz üblicher Kappenbaustellen sollte möglich sein. Damit muss sichergestellt sein, dass der Beton von oben durch die Bewehrungen eingebaut werden kann. Eine als Mindestwert definierte notwendige Maschenweite von ca. 50 mm erweist sich im Einbautest als noch zu klein, um das Größtkorn (d = 16 mm) im Wesentlichen ungehindert durchzulassen. Im Rahmen einer feinverteilten Bewehrung zur Minimierung der Rissbreiten und Rissabstände wird das größte baupraktische Raster deshalb mit 10 cm festgelegt. Mit jenen Überlegungen wird ein mattenförmiges Gelege der Firma solidian neben stabförmigen Bewehrungen gefunden. Der Einsatz von »feineren« Gelegen wie SITGrid039 oder gar SITGrid040 analog [2] gelingt nicht, da im Sinne der Rissverteilung bei ihnen die Einbautechnologie angepasst und ein nachträgliches »Rütteln« zum Einbau der textilen Bewehrung durchgeführt werden müsste. Dazu würden sie auf den frischen abgezogenen Beton aufgelegt und mittels einer Rüttelmaschine ca. 8–10 mm in den Beton eingearbeitet. Dabei findet ein entsprechendes Nachverdichten der oberen Betonbereiche statt, was sich im Allgemeinen positiv auf die Oberflächenqualität auswirkt, da sich ein dichteres Gefüge ergibt [1].

Im Bereich der Kappe kann sich die Nachverdichtung aufgrund der Verwendung von Luftporenbildnern (LP) aber als kontraproduktiv erweisen. Insgesamt scheint der Einsatz von »engeren« Textilien durchaus eine Überlegung wert. Die weitreichenden Konsequenzen bedürfen jedoch noch einer weitergehenden Analyse und Betrachtung. Mögliche nichtmetallische Bewehrungen werden inzwischen von etlichen Anbietern geführt, für die wenigsten liegen in Deutschland aber Zulassungen oder Regelwerke vor. Das Unternehmen Schöck Bauteile hat hier für die ComBar-Serie eine Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deutschen Institutes für Bautechnik erlangt [3]. Im Rahmen der Vorhaben des Bauforschungsprojekts C³ – Carbon Concrete Composite, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, sind etliche Versuchswerte und Erfahrungen zu jenen Materialien vorhanden. In die Wertung werden demzufolge angefragte Preise inklusive der Internetrecherche und der aktuellen Versuchserfahrung am Institut für Massivbau der Technischen Universität Dresden einbezogen.

3 Versuche zur Umsetzung 3.1 Geometrie und Ziel Für den großflächigen Einbauversuch wird eine Testfläche von ca. 4 m × 10 m hergestellt. Diese Fläche repräsentiert die spätere Kappe mit einer Dicke von 17–20 cm und einer üblichen Stahlbetonbewehrung mit d = 10 mm und einem Abstand s = 12,50 cm. Auf dieser Grundbewehrung wird die nichtmetallische Bewehrung verlegt. Die Gesamtfläche wird dazu in drei Felder für die einzelnen Bewehrungen unterteilt. Ziel des Einbauversuches ist es, die Fertigungstechnologie einer ersten praktischen Erprobung zu unterziehen und eventuelle Schwachstellen rechtzeitig zu erkennen. Darauf aufbauend kann dann die Ausführungsplanung für die Brücke erfolgen. Im zweiten Teil werden Stahlbetonbalken mit einem Querschnitt von ca. 26 cm × 50 cm hergestellt und mit einer unteren und oberen Stahlbetonbewehrung wieder mit d = 10 mm versehen. In der oberen Betondeckung von 4,50 cm wird die nichtmetallische Bewehrung eingebaut. Diese Versuchsträger werden einem VierPunkt-Biegeversuch unterzogen. Damit wird eine Beanspruchung erzeugt, die mit dem Zwang aus Temperaturgradient im realen Bauteil vergleichbar ist. Auf die Simulation eines reinen zentrischen Zwangs muss leider verzichtet werden. Die im Vier-Punkt-Biegeversuch gezogene Seite wird mittels Photogrammetrie ausgewertet und so eine Vielzahl an Rissbreitenmessungen zur statischen Auswertung gewonnen.

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

7 8 9 Eingebaute Bewehrung: solidan Remat, solidan Grid und Basalt T4 (v.l.n.r.) © Harald Michler

3.2 Großflächiger Einbauversuch Der großflächige Einbauversuch stellt den Querschnitt der geplanten verbreiterten Kappe dar, wobei Halbfertigteile mit einer Ortbetonergänzung aus C 25/30 LP kombiniert werden. Im Bereich der Kanäle zur Gewichtseinsparung werden die Richtlinien bezüglich der Bauteilstärke nur knapp eingehalten. Zusätzlich wird dieses Problem an der Carolabrücke noch dadurch verschärft, dass zur Herstellung der um 1,10 m verbreiterten Geh- und Radwege eine Bautechnologie unter Verwendung von Halbfertigteilen die einzige ökonomisch sinnvolle Variante ist. Ihr Nachteil ist, dass an den Fertigteilfugen und am Übergang zum reinen Ortbetonquerschnitt Unstetigkeiten entstehen, die eine erhöhte Rissneigung aufweisen. Daher werden zusätzliche Maßnahmen zur Geringhaltung der Rissbreiten und damit zur Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit ergriffen. Konkret wird in der Betondeckung eine zusätzliche nichtmetallische Bewehrung eingebaut, um die Rissbreiten weiter zu begrenzen. Der Versuch liefert Erkenntnisse bezüglich ihres Einbaus, der Durchführung der Betonage (Arbeitsabläufe und Betonierzeiten) und der Lagegenauigkeit.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Die Testfläche ist ein 1:1-Modell der geplanten Brückenkappe. Hier wird in jedem Material ein Stoß der Bewehrung in Längsrichtung ausgebildet, und es werden jeweils zwei Fertigteilfugen von dem Bewehrungsmaterial gekreuzt. Damit stehen jeweils ca. 4 m für jedes Material der nichtmetallischen Bewehrung zur Verfügung. Die erforderliche Unterstützung der nichtmetallischen Bewehrung wird vom jeweiligen Hersteller vorgegeben und mit zusätzlichen Abstandhaltern auf der Stahlbewehrungslage realisiert. Den Einbau der Stahl- und der nichtmetallischen Bewehrung sowie das Betonieren übernimmt die Firma Hentschke Bau. Die Betonage erfolgt von einem fahrbaren Wagen aus, um die Bewehrung beim Betonieren nicht betreten zu müssen. Zum Einsatz kommen zudem eine Betonpumpe und das übliche Equipment. Die eingesetzten Flaschenrüttler müssen allerdings in der Größe beschränkt werden, um das Bewehrungsraster der nichtmetallischen Bewehrung durchdringen zu können. Im Nachgang wird die Oberfläche mit einer Rüttelbohle abgezogen und ein Besenstrich aufgebracht. Insgesamt kann der Einbauversuch als erfolgreich bewertet werden, eine spätere Lagekontrolle der nichtmetallischen Bewehrung bestätigt dies. Die Bewehrungen solidian Remat und Basaltstab haben das Betonieren lagerichtig überstanden.

Für das Material solidian Grid ist eine solche Art des Betonierens nicht optimal, es ist aber dennoch einbaubar. Dies und die unbefriedigende Lagegenauigkeit nach dem Einbau führen zum Entschluss, auf den Einsatz von SoliGrid auf der Brücke zu verzichten. Mit gewissen Optimierungen im Herstellprozess sollte sich die Einbauzeit deutlich verringern lassen. Der Einbauversuch verdeutlicht, dass eine spezielle Schulung für den Einbau einer nichtmetallischen Bewehrung nicht erforderlich ist und lediglich eine entsprechende Einweisung in die speziellen Anforderungen und Gegebenheiten als ausreichend angesehen wird. 3.3 Überprüfung der Rissweiten Die Überprüfung der Leistungsfähigkeit erfolgt an Versuchen im Bauteilmaßstab. Mit diesen Versuchen wird der Einfluss der nichtmetallischen Bewehrungen auf die Entwicklung der Rissbreiten gezeigt. Speziell bei Kappen tritt Zwang in zweierlei Gestalt auf, der zu einer Rissbildung führt: in erster Linie der zentrische Zwang, hervorgerufen durch eine Temperaturänderung im Bauteil. Solche Temperaturänderungen sind jahreszeitlich bedingt und werden von Effekten, wie dem Schwinden, verstärkt. Zum anderen tritt Zwang infolge eines Temperaturgradienten zwischen Bauteiloberfläche und Bauteil kaum auf. Während der zentrische

BRÜCKENBAUWERKE

B 01

B 02

B 03

B 04

B 05a

B 05b

solidian solidian GRID REBAR

Basaltstab T4

ohne

NWM5-001-17-130

SITgrid040

Handelsname

solidian GRID Q71/71- CCE-51

solidian REBAR Ø 4- CCE

Deutsche ITM der TU Basalt Stab Dresden --- T4

Wilhelm Kneitz SITgrid040

Material Faserstrang

Carbon

Basalt

Carbon

Lefasol BT91001-1 Lefatex

CHT TRC VP A317; CHT

Material Matrix Epoxidharz Epoxidharz Polyesterharz

Achsabstand der »Stränge«

71 mm

12,7 mm

Einzelstrangquerschnittsfläche

3,62 mm²

1,8 mm²

1,81 mm²

Strangquerschnittsfläche 3,62 mm² 12,6 mm² Stabquer schnitt

7,2 mm²

1,81 mm²

Bewehrungsquerschnittsfläche 51 mm²/m 126 mm² Stabquer schnitt

72 mm²

142 mm²

Char. Bruchfestigkeit [MPa] 3.200 längs bezogen auf 3.400 quer Faserquerschnittsfläche

2.300 Stabquerschnitt

1.950

ca. 2.750

ca. 3.000

E-Modul [N/mm² | MPa] >200.000 159.000 Stabquer schnitt

85.000

ca. 221.000

ca. 210.000

10 Übersicht der Prüfkörper und Kennwerte der Bewehrung © Technische Universität Dresden

Zwang durch einen zentrischen Zugversuch simuliert werden müsste, kann der Zwang aus dem Temperaturgradienten lediglich über eine Biegebeanspruchung simuliert werden. Da Biegeversuche relativ einfach und gutmütig sind und hierbei sichergestellt ist, dass mehrere Risse zur Untersuchung entstehen, wird die Auswirkung der Bewehrung auf die Entwicklung der Rissbreiten in Vier-PunktBiegeversuchen ermittelt. Es werden Stahlbetonbalken hergestellt mit der gleichen Technologie wie im Einbauversuch, aber in kleineren Abmessungen. Die balkenartigen Bauteile haben einen Querschnitt von ca. 26 cm × 50 cm und werden mit einer unteren und oberen Stahlbetonbewehrung (d = 10 mm) versehen. In der oberen Betondeckung von ca. 4,50 cm wird die nichtmetallische Bewehrung eingebaut bzw. werden die Gelege (B 05a, B 05b) von oben eingerüttelt. Diese Versuchsträger werden einem Vier-Punkt-Biegeversuch unterzogen. Bild 10 enthält Angaben zu den Materialien, in Bild 11–14 sind sie dargestellt.

11 B 01 © solidian GmbH

13 B 03 © Deutsche Basalt Stab GmbH

12 B 02 © solidian GmbH

14 B 05 © Technische Universität Dresden

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

15 Einsatz eines Oberflächenrüttlers © Harald Michler

Mit den Materialien B 05a und B 05b wird ein anderer Lösungsansatz gewählt, und zwar ergänzend zum Einsatz auf der Carolabrücke. Der Bewehrungsquerschnitt wird deutlich besser verteilt, so dass ein relativ dichtes Gitter entsteht, wie es beispielsweise für die Verstärkungszulassung »Tudalit« (Textilbewehrter Beton) [2] angewendet wird. Der lichte Abstand zwischen den Garnen beträgt nur ca. 8 mm, lediglich ein nachträgliches Einrütteln in die frische Betonoberfläche ist möglich. Dies geschieht durch den Einsatz eines Oberflächenrüttlers und bewirkt eine Verdichtung der Oberfläche (Bild 15), was erst einmal im Widerspruch steht zum Einsatz von Luftporen. Bezüglich der Dauerhaftigkeit auf dem Bauwerk sind hier zusätzliche Untersuchungen durchzuführen. In einem früheren Forschungsvorhaben wurden mit einem derartigen System relativ gute Ergebnisse erzielt, wobei noch nicht die Leistungsfähigkeit der heute existierenden Textilien genutzt werden konnte. Daran soll mit aktuellen Textilien angeknüpft werden, um eine alternative Methode der Kappenherstellung bereitstellen zu können. Der Gedanke, eine Bewehrung möglichst nah an der Oberfläche einzubauen und damit Risse noch effektiver in der Rissbreite zu beschränken, wird noch konsequenter umgesetzt [1].

3.3 Gegenüberstellung der Ergebnisse Das Ergebnis der hier aufgeführten Versuche verdeutlicht, dass eine zusätzliche Lage nichtmetallischer Bewehrung, die oberflächennah in den Betonquerschnitt eingebracht wird, zur Verringerung der Rissweiten führt. Bild 16 zeigt die mittleren gemessenen Rissbreiten bei jeweils gleicher Biegebeanspruchung: Die eingebauten Bewehrungen B 01, B 02 und B 03 halbieren die auftretenden Rissbreiten gegenüber dem Referenzprüfkörper ohne zusätzliche nichtmetallische Armierung. Die in den Prüfkörpern B 05a und B 05b nachträglich eingerüttelten textilen Bewehrungsstrukturen liegen noch näher an der Bauteiloberfläche und liefern die größte Rissweitenreduzierung, eine zweite Halbierung. Aufgrund des nachträglichen Einrüttelns sind sie jedoch nicht direkt vergleichbar.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Auch der Einbau der Zulagebewehrung vor dem Betonieren der Kappen führte zu einer deutlichen Reduzierung der zu erwartenden Rissweiten: Die Handhabung im Betonierprozess beeinflusst die Materialauswahl maßgebend. Die erreichte Reduzierung ist für die untersuchten Materialien nahezu identisch. Bezogen auf die Reduzierung der Rissbreiten, heißt die Reihenfolge solidian Remat, solidian Grid, Basaltstab, wobei sich SoliBar und SoliGrid den ersten Platz teilen. Ein leichter Pluspunkt für den solidian Remat ist, dass er ein etwas höheres Lastniveau bedienen kann, das weder von SoliGrid noch von Basaltstab erreicht wird. Nimmt man den Einbau hinzu, so sollte man solidian Grid zugunsten von solidian Rebar bzw. solidian Remat komplett aufgeben. Eine andere Wertung wird sich ergeben, wenn eine Kostenbetrachtung hinzugezogen wird. Im Hinblick darauf sollten alle drei Materialien parallel im Bauwerk vorgesehen werden, um die Langzeitbeobachtung in eine abschließende Bewertung mit einfließen lassen zu können. In der Umsetzung werden dann aber nur solidian Remat und Basaltstab auf der Brücke eingesetzt. Die durchgeführten Tests haben für alle Kandidaten eine gute Brauchbarkeit erwiesen, keiner von ihnen muss zur Rissbreitenbegrenzung ausgeschlossen werden.

16 Vergleich der durchschnittlichen Rissweiten © Technische Universität Dresden

BRÜCKENBAUWERKE

Lesen Sie – wann und wo immer Sie wollen! Der BRÜCKENBAU stand und steht auch online zur Verfügung. Die jeweils aktuelle Ausgabe finden Sie auf unserer Website: www.verlagsgruppewiederspahn.de Ältere Hefte, alle weiteren Zeitschriften und sämtliche Tagungsbände sind unter folgendem Link abrufbar: www.issuu.com

www.maurer.eu

Die Lektüre via Smartphone, Tablet oder Laptop ist also jederzeit möglich.

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

Dieses »digitale« Angebot war und bleibt kostenlos. ISSN 1867-643X

(Sämtliche Texte und Abbildungen sind natürlich urheberrechtlich geschützt.)

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

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

17 18 Vorbereitete Kappenbaustelle in Dresden © Hentschke Bau GmbH/Harald Michler

4 Fazit und Danksagung Die Sanierung der Carolabrücke symbolisiert einen wesentlichen Meilenstein, um die Vorzüge eines Einsatzes der nichtmetallischen Bewehrung im Bauwesen zu verdeutlichen. In diesem Projekt werden verschiedene Felder eingerichtet, in denen die einzelnen Bewehrungen im praktischen Einsatz miteinander verglichen werden können. Die Anwendung von Basalt- und Carbonbeton zur Verbesserung der Lebensdauer von Brückenkappen auf der Dresdner Carolabrücke ist einmalig und veranschaulicht die Vorteile des zukunftweisenden Materials. Dank der leichten Kappe mit nichtmetallischer Bewehrung zur zusätzlichen Rissbreitenbegrenzung lassen sich zusätzliche 110 cm gewinnen und somit der Geh- und Radweg auf insgesamt 4,25 m erweitern. Eine solche Erweiterung wäre durch den alleinigen Einsatz von Stahlbeton nicht realisierbar.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Der an der Technischen Universität maßgeblich mitentwickelte smarte Baustoff wird erstmals bei der Sanierung einer Großbrücke verwendet. Dadurch gewinnen wir wertvolle Erfahrungen für den praktischen Einsatz von Carbonbeton. Der innovative Einbau eröffnet neue Verwendungsmöglichkeiten. Besonders hinsichtlich einer nachhaltigen Bauweise bietet Carbonbeton ein hohes Einsparungspotential. An der Carolabrücke schaffen wir durch das neuartige Material breitere und vor allem sichere Gehund Fahrradwege. Was darüber hinaus möglich ist, zeigen wir im sogenannten Cube, dem weltweit ersten Haus aus Carbonbeton, das hier in Dresden entsteht.

Bei den im Oktober 2020 fertiggestellten Sanierungsmaßnahmen wird in der Betondeckung eine zusätzliche nichtmetallische Bewehrung eingebaut, um die Rissbreiten weiter zu begrenzen. Dabei werden Halbfertigteile mit einer Ortbetonergänzung kombiniert, für die ein C25/30 mit Luftporen gewählt wurde. Ein Praxistest konnte bisher erste Erkenntnisse bezüglich des Einbaus der nichtmetallischen Bewehrung, der Durchführung der Betonage in puncto Arbeitsabläufe und Betonierzeiten sowie der Lagegenauigkeit liefern.

BRÜCKENBAUWERKE Besonderer Dank gebührt der Landeshauptstadt Dresden, die bereit ist, den in Dresden entwickelten Carbonbeton in einem vergleichenden Bauvorhaben einzusetzen und von den Vorzügen nicht nur in Form eines so möglichen breiteren Geh- und Radweges zu profitieren, sondern ebenfalls von den Erfahrungen bei Anwendung des Materials. Ein großes Dankeschön gilt Holger Kalbe, Landeshauptstadt Dresden, und seinem Team für den Mut, sich an diese neue Aufgabe heranzuwagen. Stefan Burgard, Leonhardt, Andrä und Partner, danken wir für die Planung der Kappen, die Testfläche und die Bereitstellung der Basaltstäbe. Den Planern gilt unser besonderer Dank, denn das Umsetzen neuer Bauaufgaben bedarf an vielen Stellen besonderer Aufmerksamkeit und unkonventioneller Ideen. Diese zusätzliche Herausforderung hat auch die ausführende Firma Hentschke Bau mit Bravour gemeistert und zudem im Planungsprozess wertvolle Beiträge geleistet. Das Engagement der

Bewehrungshersteller solidian und DBS ist hervorzuheben, da sie nicht nur das benötigte Material zur Verfügung gestellt, sondern auch die Planung und den Einbau aktiv unterstützt haben. Autoren: Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach Institut für Massivbau Technische Universität Dresden Dr. Robert Franke Straßen- und Tiefbauamt Landeshauptstadt Dresden Dr.-Ing. Harald Michler Institut für Massivbau Technische Universität Dresden

Literatur [1] Michler, H.; Wienke, B.; Butler, M.; Curbach, M.: Textile Carbon-Bewehrung bei wasserundurchlässigen Betonstrukturen. Schlussbericht des Forschungsvorhabens der Quinting Zementol GmbH und der Technischen Universität Dresden im Auftrag der AiF, Nr. KF2495601SU9 & KF2505601SU9, Dresden 2011. [2] Z-31.10-182: Zulassung »Verfahren zur Verstärkung von Stahlbeton mit Tudalit (Textilbewehrter Beton)«. DIBt 06. Juni 2014 mit Geltungsdauer aktuell bis 1. Juni 2021. [3] Z-1.6-238: Zulassung »Bewehrungsstab Schöck Combar aus glasfaserverstärktem Kunststoff, Nenndurchmesser: 8 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm und 25 mm« mit Geltungsdauer aktuell bis 1. Januar 2024.

Initiator und Bauherr Landeshauptstadt Dresden, Straßen- und Tiefbauamt, Abt. Brücken- und Ingenieurbau, Dresden Wissenschaftliche Begleitung und Untersuchungen Technische Universität Dresden, Institut für Massivbau, Dresden Technische Universität Dresden, Otto-Mohr-Laboratorium, Dresden Planung und Tragwerksplanung Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Dresden Prüfingenieur Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach, Dresden Bewehrungsmaterial und Einbauplanung solidian GmbH, Albstadt Ausführung Probeflächen und Prüfkörper Hentschke Bau GmbH, Bautzen

Gleitlager-Systemlösungen für den Brückenbau DEVA bietet kundenspezifische, wartungsfreie Gleitlagerlösungen zur Lagerung von Hänge-, Klapp- oder Schwimmbrücken. Auf Basis unseres umfangreichen Werkstoffportfolios, darunter deva.bm®, deva.glide®, deva.metal® und deva.tex®, legen wir die Lager auf die entsprechenden Anforderungen im Hinblick auf Performance, Funktion, Lebensdauer und Kosten passgenau aus. Die hohe Leistungsfähigkeit der selbstschmierenden Verbundgleitwerkstoffe, die auch unter Extrembedingungen ihre grundlegenden Funktionen behalten, ermöglicht es beabsichtigte als auch ungeplante Bewegungen durch Wind und Vibration sicher abzufangen beziehungsweise reibungsarm zu übertragen. Gleitlagertechnologie von DEVA – bewährt in zahlreichen Brückenbauwerken weltweit.

Federal-Mogul DEVA GmbH · A Tennco Group Company 4 . 2020 | BRÜCKENBAU Schulstraße 20 · 35260 Stadtallendorf / Germany · Telefon +49 6428 701-0 · Fax +49 6428 701-108 · www.deva.de · info@deva.de

BRÜCKENBAUWERKE Erste Schweizer Holz-UHFB-Verbundbaubrücke für Schwerlasten

Neubau der Fruttlibrücke am Fuß der Rigi von Edgar Kälin

Die Fruttlibrücke liegt im Straßenzug von Arth ins Rigigebiet, alle Holz- und Gütertransporte werden über diese wichtige Güterstraße abgewickelt. Im letzten Jahr wurde bei der periodischen Kontrolle festgestellt, dass eine Instandsetzung der alten Betonbrücke technisch nicht mehr sinnvoll ist. Gemeinsam mit dem Amt für Wald und Naturgefahren Schwyz ließ die Unterallmeind Korporation Arth zwei Ingenieurbüros Varianten für den Ersatz der 10 m langen Querung erarbeiten: Eine konventionelle Betonbrücke und eine Holz-UHFBVerbundbaubrücke standen zur Wahl. Aufgrund der geringeren Kosten und der kürzeren Bauzeit entschied man sich für die HolzUHFB-Verbundkonstruktion. Nach Vorbereitungsarbeiten an den vorhandenen Widerlagern wurde der gesamte Überbau innerhalb einer Woche errichtet, nach weiteren vier Tagen war die Brücke befahrbar.

1 Neues Brückenbauwerk nach Fertigstellung © Ingenieurbüro Edgar Kälin AG

Die Hauptträger liegen bei den Widerlagern auf HEB-Profilen auf. Quer zu den Trägern eingeklebte Gewindestangen (GSA®-Technologie) leiten die Auflagerkräfte über direkten Stahlkontakt in die Widerlager. Im insgesamt 66 cm hohen Querschnitt sind die Holzbalken an der Fahrspur ausgerichtet, was die leicht unregelmäßige Anordnung erklärt. Um das Holz vor Bewitterung zu schützen, kragt die Fahrbahn 370 mm über den äußersten Balken

1 Überbaukonstruktion Auf die Widerlager wurden vier 52 cm hohe Brettschichtholz-(BSH-)Träger GL 32c aus Schweizer Holz versetzt, wobei an den äußersten Trägern bereits Schalungen für das Aufgießen der Brückenplatte aus UHFB Sorte UB vormontiert waren. Die Schalung zwischen den Holzträgern wurde durch aufeinandergelegte, je 27 mm dicke Drei-Schicht-Platten gebildet, die in der Brücke verbleiben. Der Querschnittsaufbau ist damit demjenigen der 2018 durch Emch+Berger erstellten Gletschersand-Brücke in Grindelwald nachempfunden. [1]

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

2 Querschnitt durch den Widerlagerbereich © Ingenieurbüro Edgar Kälin AG

aus. Dieser Überstand ist so gewählt, dass mit einem angenommenen Schlagregenwinkel von 30° keine direkte Bewitterung des Holzes stattfindet. Im Bereich der Widerlager ist das Holz zudem durch ein stehendes Stahlblech vor Spritzwasser geschützt. Der im Werk aufgetragene Feuchteschutzanstrich sorgte für den Schutz während der Bauphase. Diese Maßnahmen schirmen das Holz optimal ab und gewährleisten die gewünschte Lebensdauer.

BRÜCKENBAUWERKE 2 Verbundwirkung Der Verbund zwischen den Holzträgern und der Brückenplatte wird mittels GSA®-HBV-Schubverbund sichergestellt. Die bereits im Werk eingebauten Schubverbinder reduzierten die der Witterung ausgesetzte »Baustellenzeit«. Zusammen mit der Fahrbahnplatte aus UHFB bilden die Holzträger den gesuchten Verbundträger. Das GSA®-HBV-Verbundsystem eignet sich aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit und Duktilität ideal für das Zusammenwirken mit dem hochfesten UHFB. Die GSA®-Technologie basiert auf ins Holz eingeklebten Gewindestangen, respektive beim HBV-System auf eingeklebtem Bewehrungsstahl. Die Verbindung ist so ausgelegt, dass im Bruchzustand die Bewehrungsstäbe duktil versagen. Damit bleiben die spröden Versagensmodi des Holzes oder des Klebstoffes ausgeklammert. Dank der großen Steifigkeit entsteht eine praktisch starre Verbindung mit hoher Bruchsicherheit. GSA®-HBV verteilt somit den Schubfluss zuverlässig auf alle eingesetzten Verbinder (Bild 4). Das effiziente Verbindungsmittel entspricht den hochwertigen Einzelwerkstoffen, was im Endeffekt ein vorteilhaftes Gesamtsystem ergibt. Die vor Ort gegossene UHFB-Platte mit einer Dicke von 8–14 cm und einem Gefälle von 5 % ist direkt befahrbar, dient als Abdichtung und dank der Auskragungen auch als Witterungsschutz für die Holzträger. 3 Vorteile von UHFB UHFB steht für Ultra-Hochleistungs-, zementgebundener Faserverbund-Baustoff. Bauen mit UHFB ist in der Norm 2052 des Schweizer Ingenieur- und Architektenvereins (SIA) geregelt. UHFB ist weder Stahl noch Beton, sondern ein neuartiger Baustoff mit einer eigenständigen Bauweise. Bild 5 zeigt den offensichtlichen, bildlichen Unterschied zwischen den beiden Baustoffen: UHFB besteht aus Zement, anderen Feinstoffen und harten Partikeln (Quarz) mit einer maximalen Größe von 1 mm. Die Packungsdichte jener Partikel ist derart optimiert, dass das daraus erzeugte Material keine Hohlräume (Poren) mehr aufweist. Dieser zementgebundene Baustoff wird durch schlanke Kurzfasern in hoher Dosierung verstärkt, wobei die Fasern aus Stahl, 15 mm lang und 0,20 mm dick sind und mindestens 3 % des Baustoffvolumens ausmachen. Die Wassermenge zur Abbindung des Zements (Bindemittel) ist derart gering, dass beim Erhärtungsvorgang von UHFB das zugegebene Wasser vollständig für die Zementabbindung verbraucht

3 Erscheinungsbild der Unterseite aus Holz © Ingenieurbüro Edgar Kälin AG

4 GSA®-Technologie: Last-Verformungsdiagramm © Neue Holzbau AG

wird. Da kein freies Wasser mehr vorhanden ist, kann auch kein Trocknungsvorgang stattfinden, wie er bei Mörtel und Beton üblich ist und zur Bildung von Kapillarporen führt. Die im herkömmlichen Beton vorhandenen Kapillarporen sind untereinander verbunden und ermöglichen so einen Wassereintritt von außen in den Beton. Wasser ist die notwendige Voraussetzung für Korrosion der Bewehrungsstäbe aus Stahl oder chemische Reaktionen im Beton (Alkali-Aggregat-Reaktion), was die zwei am häufigsten auftretenden Schädigungsmechanismen des Stahlbetons sind. Im Gegensatz dazu weist UHFB, wie vorher ausgeführt, keine Kapillarporen auf, womit kein Wassereintritt erfolgen und somit auch keine Baustoffschädigung auftreten kann. Der Baustoff UHFB ist wasserdicht.

5 Vergleich von UHFB und Beton © Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAUWERKE

6 Ausführung der UHFB-Arbeiten am Überbau © Ingenieurbüro Edgar Kälin AG

Diese Wasserdichtigkeit wurde durch viele Versuche nachgewiesen. Zudem haben Versuche gezeigt, dass UHFB sogar unter Zugspannungen wasserdicht bleibt: allesamt Eigenschaften, die gewährleisten, dass UHFB über eine sehr hohe Dauerhaftigkeit gegenüber klimatischen Einflüssen mit Wasser und Tausalzen verfügt. Bisherige Erfahrungen bei Anwendungen von UHFB auf Brücken, die in der Schweiz seit 15 Jahren ausgeführt werden, bestätigen deren sehr hohe Dauerhaftigkeit. Entsprechend wird für die Fruttlibrücke mit deutlich niedrigeren Instandhaltungskosten als bei einer konventionellen Betonbrücke gerechnet. Durch den Wegfall der bei einer Betonoder Holzbrücke erforderlichen Versiegelungs- und Abdichtungsarbeiten sowie den Wegfall einer Verschleißschicht für die Fahrbahn entsteht eine sehr einfache Konstruktion mit äußerst günstigen Unterhaltskosten.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

7 Abflämmen der aufstehenden Stahlfasern © Ingenieurbüro Edgar Kälin AG

Um die Rutschsicherheit der UHFB-Fahrbahn zu gewährleisten, wurden abschließend in die Oberfläche Rillen eingefräst. Die durch das Fräsen vermehrt aufragenden Stahlfasern wurden danach mit einer Gasflamme abgeflämmt. Dies war eine Premiere, die zum gewünschten, einwandfreien Resultat geführt hat. 4 Nachhaltigkeit Der Ressourcenverbrauch kann mit einer Holz-UHFB-Brücke minimal gehalten werden. Während bei der ausgeführten Variante für die Brückenplatte lediglich 4,50 m³ UHFB verbaut wurden, waren bei der konkurrierenden Variante 21 m³ Beton vorgesehen. Gleichzeitig ließ sich der Stahlverbrauch halbieren. Auch beim CO2-Ausstoß hat die HolzUHFB-Lösung Vorteile, wobei es hier schwierig ist, eine exakte Vergleichszahl der beiden Varianten zu nennen.

Entscheidend ist, mit welchem CO2-Äquivalent der Stahl in einer Vergleichsrechnung eingesetzt wird. Betonstahl wird zu einem großen Teil aus recycliertem Sekundärmaterial mit entsprechend geringem CO2-Äquivalent produziert. Die hochfesten Stahlfasern im UHFB hingegen werden hauptsächlich aus Primärmaterial hergestellt. Dieses Material ist aber eigentlich ein »Abfallprodukt«: Die Fasern bestehen aus demselben Werkstoff wie die Stahleinlagen bei Stahlgürtelreifen. Und es werden nur die letzten Abschnitte verwendet, die aufgrund der zu großen Krümmung nicht mehr für die Herstellung des Stahlgürtels gebraucht werden können. Diese Abschnitte müssten wieder eingeschmolzen werden, ließen sie sich nicht für den Einsatz im UHFB wiederverwenden.

BRÜCKENBAUWERKE

Bauherrschaft Unterallmeind Korporation Arth, Arth, Schweiz Projekt Ingenieurbüro Edgar Kälin AG, Einsiedeln, Schweiz (in Zusammenarbeit mit) Neue Holzbau AG, Lungern, Schweiz

UHFB-Beratung Prof. Dr. Eugen Brühwiler, Lausanne, Schweiz

8 Fruttlibrücke im Straßenzug von Arth ins Rigigebiet © Ingenieurbüro Edgar Kälin AG

Bauleitung HSK Ingenieure AG, Goldau, Schweiz

Rechnet man die Stahlfasern als Primärmaterial, ergibt sich beim CO2-Ausstoß ein leichter Vorteil für die ausgeführte Variante. Betrachtet man die Fasern hingegen als Sekundärmaterial, halbiert sich der CO2-Ausstoß im Vergleich zur Betonvariante. Im verbauten Holz wird zusätzlich die Menge an CO2, die bei der Zementproduktion für den UHFB ausgestoßen worden ist, dauerhaft gespeichert.

Literatur [1] Berchtold, M.-A.; Hemmi, A.; Lauber, G.: Neubau der Gletschersandbrücke. Erste Schweizer HolzUHFB-Verbundbaubrücke; in: Brückenbau, 12. Jg., H. 3, 2020, S. 6–13. [2] Kälin, E.: Erste Holz-UHFB-Verbundbrücke für Schwerlasten in der Schweiz; in: espazium, 10.06.2020.

Bauausführung Contratto AG, Goldau, Schweiz (Baumeister) Strüby AG, Seewen, Schweiz (Holzbau) Walo Bertschinger AG, Dietikon, Schweiz (UHFB-Arbeiten) Ciment Vigier SA, Péry, Schweiz (UHFB-Lieferant) Amman und Coduri AG, Pfäffikon, Schweiz (Flämmen) Kaufmann AG, Goldau, Schweiz (Geländer)

5 Schlussbemerkung Die 10,45 m lange und 3,51 m breite Fruttlibrücke ist schweizweit die erste Holz-UHFB-Verbundbaubrücke die mit 40-t-Lastwagen befahrbar ist und die eine geflämmte Oberfläche aufweist. Sie zeigt, dass diese Bauweise preislich mit einer konventionellen Betonkonstruktion konkurrieren kann, bei gleichzeitig großen Vorteilen bezüglich Bauzeit, Dauerhaftigkeit und Ökologie. Autor: Edgar Kälin Dipl.-Ing. ETH/SIA Geschäftsführer Ingenieurbüro Edgar Kälin AG, Einsiedeln

Neue Wege gehen Der Holzsteg über den Sihlsee – Die längste Holzbrücke der Welt

www.ingenieurkaelin.ch www.holzsteg-sihlsee.ch

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Effizienter Dehnfugenaustausch durch Maurer

Rheinbrücke Baerl am Emscherschnellweg Die Rheinbrücke gehört zum Emscherschnellweg und verbindet die Duisburger Stadtteile Baerl und Beeckerwerth. Sie ist insgesamt 1.030 m lang, die größte Spannweite über den Rhein misst 310 m, wobei zwei Stahlpylone mit Schrägseilen die Hauptlast tragen. Die dreispurige A-42-Autobahnbrücke wurde 1990 eingeweiht. Nach knapp 30 Jahren war eine gründliche Sanierung geboten. Die alten Fugen waren 1989 eingebaut worden, als eine der ersten Schwenktraversen-Dehnfugen von Maurer überhaupt. Der Emscherschnellweg ist stark befahren. Das verursachte einerseits den Sanierungsbedarf und macht andererseits die Sanierung komplex, denn der Verkehr muss weiterlaufen. Als Hauptunternehmer war Maurer deshalb auch für die 4+ 0-Verkehrsführung zuständig, das heißt: Der Verkehr wurde während der beiden Bauabschnitte 2017 und 2019 von drei auf zwei Fahrspuren je Fahrtrichtung reduziert und jeweils auf eine Brückenhälfte geleitet. Das Freilegen der alten Übergänge erfolgte mittels Höchstdruckwasserstrahlen, also eines Verfahrens, das zwar langwieriger und teurer als klassisches Ausstemmen ist, aber keine relevanten Vibrationen erzeugt und damit die vorhandene Bausubstanz schont. Pro Bauabschnitt wurden je eine Schwenktraversen-Dehnfuge XLS 900 und XLS 600 bei Maurer in München gefertigt, die

Stahlpylone und 4+0-Verkehrsführung © Maurer SE

Brückenbewegungen von 855 mm bzw. 570 mm erlauben. Alle vier Dehnfugen mit ≤ 23,15 m Länge wurden an einem Stück per Sondertransport angeliefert und vor Ort mit einem 100-t-Kran eingesetzt. Die neuen Fahrbahnübergänge ersetzen nicht nur die alten, sondern sie sind, dank aufgesetzter Rauten, geräuschmindernd, so dass beim Befahren kein Unterschied zwischen Asphalt und Übergangskonstruktion mehr zu hören ist.

Fuge: nach dem Einheben, dem Einbetonieren und dem Asphaltieren © Maurer SE

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Einheben einer Dehnfuge © Maurer SE

Solcherart wird zudem die Ermüdungsbeständigkeit erhöht, weil die Aufprallkräfte nahe null gehen. Auf der Rheinbrücke Baerl erforderte die Sanierung pro Fahrtrichtung drei Monate: für Verkehrssicherung, Ausbau, Bewehrungsanordnung, Einbau, Betonieren, Asphaltieren und Nacharbeiten. Nun soll die Brücke wieder gut 40 Jahre ihrem Zweck dienen. www.maurer.eu

A D V EARKTO R IEALLL TU Innovative Lösungen von Schaffitzel Holzindustrie

Brückenbauwerke für die Zukunft

Stuttgarter Holzbrücke: Eleganz plus Robustheit, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit © Burkhard Walther/Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG

Ein jahrtausendealter Baustoff gewinnt im Zuge des Klimaschutzes neue Aktualität: Holz. Neue Technologien und ein konstruktiver Schutz garantieren den Gemeinden beim Bau von Brücken mit Holztragwerk hohe Langlebig- und Tragfähigkeit, Planer und Architekten können mit einem gutkonzipierten Projekt glänzen, und Bürgerinnen und Bürger erfreuen sich der natürlichen Ästhetik. Das Ingenieurholzbauunternehmen Schaffitzel Holzindustrie ist von jeher überzeugt, dass der Holzbrückenbau eine große Zukunft vor sich hat. Durch Kooperationen mit Universitäten und anderen Institutionen ist das Unternehmen schon immer am Puls der Zeit. Moderne Technologien treiben den Holzbrückenbau weiter voran und erhöhen die Lebensdauer der Bauwerke deutlich. Mit der Entwicklung und Ausführung der ersten integralen Holzbrücke, der »Stuttgarter Holzbrücke«, wurde ein weiterer Meilenstein gesetzt: Eine schlanke Tragstruktur mit einem hölzernen Brückenkörper, der als integraler und voll eingespannter Widerlagerstoß ausgeführt und fugenlos an den Stahlbeton angeschlossen ist. Mit der integralen Verbindung des Holzträgers und des Ortbetonwiderlagers entsteht ein dauerhaftes, konstruktiv geschütztes Auflager, unempfindlich gegen Durchfeuchtung und Laub, Erde, Schnee und Split (LESS).

2019 wurden die ersten drei Konstruktionen nach dem Konzept der »Stuttgarter Holzbrücke« für die RemstalGartenschau von KnippersHelbig und Cheret Bozic Architekten geplant und von Schaffitzel Holzindustrie gefertigt und montiert. Die Brücken sind nicht nur konstruktiv optimal geschützt, es wurde auch ein integriertes Feuchtemonitoring-System von der Materialprüfanstalt Stuttgart eingebaut. Als weitere Innovation wurden carbonbewehrte Betonplatten, sogenannte Textilbetonplatten, verwendet. Textilbetonplatten bieten für einen zukunftsweisenden Brückenbelag zahlreiche Vorteile: schlanke Dimensionen mit enormer Tragfähigkeit, geringes Eigengewicht und hohe Dauerhaftigkeit. Das Konzept der Stuttgarter Holzbrücke wurde bereits mit dem Deutschen Holzbaupreis 2017 sowie die erstellten Stuttgarter Holzbrücken im Remstal mit dem Staatspreis Baukultur Baden-Württemberg 2020 ausgezeichnet. Weiter sind die Brücken für den Deutschen Brückenbaupreis 2020 nominiert. Holzbrücken ziehen wohl deswegen so viel Aufmerksamkeit auf sich, weil die Vorteile stärker in den Vordergrund rücken. Beim Bau von Holzkonstruktionen wird maximaler Klimaschutz ermöglicht, denn das Holz speichert als einziger Baustoff CO2 – in der Regel mehr, als beim Herstellungs- und Errichtungsprozess

einer Brücke freigesetzt wird. Kurze Montagezeiten durch hohe Vorfertigung im Werk und vereinfachter Transport durch geringes Eigengewicht sind weitere Pluspunkte. Zum Schutz des Holzes sind keine chemischen Produkte notwendig – ein guter konstruktiver Schutz ist vollkommen ausreichend. Und zu guter Letzt können die Brücken bei Nutzungsende wiederverwertet werden. Sicher ist: Die Zeit ist reif für moderne, konstruktiv geschützte Brücken in Holzbauweise. www.schaffitzel.de

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Einsatz von hochfestem Beton durch Leonhard Weiss

Ertüchtigung der Rheinbrücke Maxau Die Bundesstraße B10 überquert zwischen Karlsruhe-Maxau und Wörth-Maximiliansau den Rhein und stellt eine der wichtigsten Verkehrsadern im Umkreis dar. Gebaut wurde die heutige Schrägseilbrücke 1963, ausgelegt war sie für maximal 33.000 Kfz/d. Die Verkehrsentwicklung nahm jedoch exorbitant zu, was eine Verschlechterung des Brückenzustandes zur Folge hatte. Insbesondere die überproportionale Zunahme des Schwerverkehrs erhöhte die ermüdungsrelevanten Beanspruchungen und brachte das Bauwerk an seine Kapazitätsgrenzen. So waren vor allem die zahlreichen Ermüdungsrisse in den Querträgerstegen an den Ausnehmungen für die Längssteifen markant. Das Regierungspräsidium Karlsruhe untersuchte im Rahmen einer Machbarkeitsstudie verschiedenste Ertüchtigungsmethoden von orthotropen Fahrbahnplatten. Es kristallisierte sich heraus, dass das Aufbringen einer bewehrten, stahlfaserverstärkten Platte aus hochfestem Beton die geeignetste Variante war. Der Bestand ist das frei liegende Deckblech, das mittels Kugelstrahlen auf einen Reinheitsgrad von SA 2 ½ aufbereitet wurde. Das Kugelstrahlen ist, im Allgemeinen betrachtet, eine Oberflächenbehandlung. Das heißt, es werden mittels Schleuderrad- oder Druckluftstrahlanlagen kleine Strahlmittelkörner mit hoher Geschwindigkeit gegen die zu bearbeitende Oberfläche geschleudert. Bedingt durch die hohe Geschwindigkeit und den hohen Luftdruck wird das Strahlmittel beschleunigt und zum Aufprall auf die zu bearbeitende Oberfläche gebracht. Dadurch wird ein Abtrag aller losen und minder fest haftenden Schichten bei gleichzeitiger Aufrauung erzielt, simultan werden die Strahlmittelkörner

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Rheinbrücke Maxau im Zuge der Bundesstraße B 10 © Leonhard Weiss GmbH & Co. KG

aufgesogen. Um die Haftung des hochfesten Betons auf dem Deckblech gewährleisten zu können, wurde eine Haftschicht aus Boligrip W/MB erstellt. Boligrip besteht aus vier Komponenten auf Basis von lösungsmittelfreien Epoxidharzen, kombiniert mit Kohlenwasserstoffharzen. Die Abstreuung dieser Schicht erfolgt im Überschussverfahren auf eine nasse Epoxy-Haftschicht aus gereinigtem und getrocknetem, staubfreiem, kalziniertem Bauxit, der eine Korngröße von 4–6 mm hat. Anschließend wurden Niederhalter und Abstandshalter eingebaut und die Bewehrung verlegt. Bei der Bewehrung handelt es sich um einen speziellen, hochduktilen Betonstahl B500 B nach DIN 488-2, welcher keine Längsrippen aufweist.

Messung des Verdichtungsmaßes © Leonhard Weiss GmbH & Co. KG

Die darauf folgende Schicht ist der hochfeste Beton: Als hochfester Beton werden in den Normen Betone ab einer Zylinderdruckfestigkeit ≥ 50–100 N/mm² klassifiziert. An erster Stelle steht die Optimierung des Betongefüges, die vor allem von der Anwendung des Betons abhängig ist. Maßgebend dafür ist in erster Linie die Qualität des Zementsteins, die Zementgehalte liegen üblicherweise bei 380–450 kg/m³. Um eine homogene Struktur des hochfesten Betons zu erreichen, muss die Auswahl der Gesteinskörnung so getroffen werden, dass die bruchmechanischen Unterschiede zwischen Gesteinskörnungen und Zementstein so gering sind, dass ein optimaler Verbund entsteht. Dabei ist vor allem auf die Korngrößenverteilung, die Oberflächenform und auf den zulässigen Mehlkorngehalt zu achten. Des Weiteren muss eine Gesteinskörnung verwendet werden, welche der hohen Festigkeit entspricht. Deshalb kommt in der Regel eine gebrochene Hartsteinkörnung zum Einsatz. Auf der Rheinbrücke wurde das spezielle »Ferroplan-System« mit einem speziellen Gestein realisiert, dem Hyperit. Es handelt sich hierbei um ein mittel- bis feinkörniges Gestein mit einer hohen Rohdichte, das von der südöstlichen Küste Norwegens stammt. Weitere Zuschläge sind grober und feiner Sand, ein Binder mit einem niedrigen NA2O-Äquivalent, außerdem Stahlfasern, die den Verbund verstärken, sowie Trinkwasser.

PRODUKTE UND PROJEKTE

Einbau des hochfesten Betons mittels Fertiger © Leonhard Weiss GmbH & Co. KG

Der Binder ist eine Mischung aus Zement, einem Betonzusatzstoff Typ II und Betonzusatzmitteln, für die Produktion kommt ein CEM I 52,5 R-SR5 Weißzement aus Aalborg Portland zum Einsatz. Gemischt wurde der Beton in einer mobilen Mischanlage vor Ort. In den meisten Fällen wird hochfester Beton für besonders druckbeanspruchte Bauteile verwendet. Der Einbau von hochfestem Beton für eine Fahrbahn ist in Deutschland eher ungewöhnlich, weshalb die Ertüchtigung der Rheinbrücke Maxau als Pilotprojekt gilt. Hochfester Beton weist eine besonders hohe Dauerhaftigkeit, Dichtigkeit und Verschleißbeständigkeit auf. Dies sind die Hauptgründe, warum man sich nicht für den Asphalt als herkömmliche Lösung entschieden hat. Während Asphalt eine sehr flexible und kostengünstige Variante

im Einbau darstellt, ist dies beim hochfesten Beton nicht der Fall. Bei der Planung eines Belags sollte man jedoch langfristige Aspekte in Betracht ziehen. Aufgrund der stetig steigenden Belastung der Rheinbrücke empfand man den hochfesten Beton als besonders adäquat. Darüber hinaus bietet er eine passive Sicherheit durch die helle Oberfläche und ist in Bezug auf die Nutzungsdauer kostengünstiger als Asphalt. Das Resultat ist ein Fahrbahnbelag, welcher die nächsten Jahrzehnte überdauern soll. Der Einbau erfolgte maschinell durch einen speziellen Fertiger. In ihm wird der Beton mit einer Schnecke über die Einbaubreite verteilt und mittels Rüttelfinger sowie mit einer nachlaufenden Rüttelbohle verdichtet. Hinter dem Fertiger ist eine Rüttel- und Glättbohle installiert, welche die Oberfläche ver-

dichtet, glättet und profiliert. Danach wurde ein Nachbehandlungsmittel aufgebracht und die Fläche maschinell mittels Flügelglätter geglättet. Beladen wird der Fertiger im Übrigen über eine speziell angefertigte Kubixxe, die eine mobile Mischanlage darstellt. Abschließend wurde auf den hochfesten Beton eine Verschleißschicht aufgetragen, das Boligrip W-24717-4, wiederum eine Epoxy-Haftschicht, auf welche kalziniertes Bauxit gestreut wurde. Abschließend wurden Haftzugsproben gezogen. Der Mindestwert liegt hier bei 3,00 N/mm², er wurde überschritten. Obwohl es zu Beginn, vor allem durch die Mischung des hochfesten Betons, einige Probleme gab, konnte das Projekt erfolgreich abgewickelt werden. www.leonhard-weiss.de

ARGE INSTANDSETZUNG RHEINBRÜCKE MAXAU Ihr Partner für Verstärkung von Brücken mit hochfestem Beton

Lebensdauer verlängern, Sicherheit erhöhen und Kosten senken! Schnell, kompetent und wirtschaftlich führten wir als ARGE die Ertüchtigung und Instandsetzung der Rheinbrücke Maxau mit dem Einsatz von hochfestem Beton durch. Wir bedanken uns für die gute Zusammarbeit!

KONTAKT ZUM DIALOG LEONHARD WEISS GmbH & Co. KG Ohmstr. 9, 71642 Ludwigsburg P +49 7144 88672-4117, big@leonhard-weiss.com www.leonhard-weiss.de

Strukton Civiel Projecten bv Westkanaaldijk 2, UTRECHT | Postbus 1025, 3600 BA MAARSSEN P +31 6 53 46 21 74, oscar.vos@strukton.com

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Vollverglaste und entspiegelte Stahlkonstruktion von Lamparter

Neue Fleetbrücke in Hamburgs Speicherstadt Im Sommer dieses Jahres wurde in der Hamburger Speicherstadt eine neue Fußgängerbrücke über dem Kehrwiederfleet eingehoben. Sie schafft eine direkte Verbindung zwischen den bestehenden Ausstellungsflächen des sogenannten Miniatur Wunderland im Speicher D und den zukünftigen Erweiterungsflächen auf der gegenüberliegenden Fleetseite. Auftraggeber und Bauherr ist die Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA), die Ausführung erfolgte wieder einmal durch das nordhessische Unternehmen Lamparter, das spezialisiert ist auf die Montage von bereits im Werk komplettierten Stahl-Glas-Verbindungsbauwerken. Und: In Hamburg ist es die dritte Brücke neben dem Sky-Link am Doppelbahnhof in der Hafencity und der Stahlbrücke am Alten Wall, die zu ihrem Einbauort mit Hilfe von Pontons eingeschwommen wurde. Es war buchstäblich ein Kraftakt, die 36 t schwere Fußgängerbrücke an ihrem vorgesehenen Platz zu positionieren. Ein Tieflader hatte die 25 m lange Konstruktion in der Nacht vom Werk nahe Kassel über die A 7 in die Speicherstadt transportiert, wo sie dann mit Hilfe eines 750-t-Krans über den 28 m hohen Speicher D gehoben wurde. Der eigentliche Hub dauerte < 1 h, so dass der Kran schon am Vormittag das Gelände wieder freigeben konnte. Die Brüder Braun, Gründer und Eigentümer des Miniatur Wunderland, zeigten sich beeindruckt. »Für uns ist diese Brücke die Zukunft, ein Traum ist in Erfüllung gegangen«, so Frederik Braun, der mit seinem Bruder den Einhub begeistert verfolgt hatte.

Sky-Link am Doppelbahnhof der Hafencity © Lamparter GmbH & Co. KG

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Einhub der Miniatur-Wunderland-Gebäude-Verbindung © Lamparter GmbH & Co. KG

Die Brücke ist mehr als nur eine Fleetquerung, denn durch sie wird die Voraussetzung für den Ausbau und die Weiterentwicklung des Miniatur Wunderland geschaffen, eines der beliebtesten Besuchermagneten in Hamburg. Zudem handelt es sich um ein einzigartiges Bauwerk: Um für die Miniatur-Wunderland-Besucher und die Miniaturzüge einen direkten und witterungsunabhängigen Übergang zwischen den Speicherblöcken D und L zu gewährleisten, ist die Stahlkonstruktion entlang dem Laufweg vollverglast und entspiegelt, so dass zu ihren beiden Seiten der Blick in den Kehrwiederfleet eröffnet.

Aufgrund der unterschiedlichen Geschosshöhen verläuft die Brücke im Übrigen vom Block D leicht abfallend zum Speicher L. Bis die Brücke für den Publikumsverkehr freigegeben wird, müssen sich Fans der weltweit größten Modelleisenbahn aber noch gedulden bis der Speicher L saniert sein wird. Geplant ist dort die Nachbildung des südamerikanischen Kontinents im Miniaturformat, selbstredend soll in dem Zusammenhang auch eine Eisenbahntrasse über die neue Fleetbrücke gelegt werden.

PRODUKTE UND PROJEKTE

Ein weiteres Segment des Kasseler Unternehmens ist die Montage von bisweilen ebenfalls vormontierten Lärmschutzwänden. Als ein sich im immer mehr verdichtenden innerstädtischen Raum willkommenes Mittel zur Erschließung zusätzlicher Wohn- und Arbeitsbereiche bieten die optisch ansprechenden Konstruktionen aus Stahl und Glas Lärmschutz bei gleichzeitiger Transparenz und werten damit die dahinter liegenden Gebäudeeinheiten architektonisch auf. Gerne genutzt werden sie deshalb an Studentenwohnheimen oder zur Erschließung von Flächen an Bahntrassen und großen städtischen Einfallstraßen.

www.stahlglas.de

Schallschutzfassade in München © Lamparter GmbH & Co. KG

2 0 19 B er l in

20 19 Mü ns ter

2 0 2 0 M in ia t u r Wu n d e rla nd Ham bu r g

202 0 Ha nau

Lamparter GmbH & Co. KG

verbindung.stahlglas.de

0561-951200

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Neuentwickelter Korrosionsschutz von Sika

Neckarbrücke in Bad Cannstatt

Stahlsegelstruktur als Neckarquerung © Sika Deutschland GmbH

Im Zuge der Neuordnung des Bahnknotens Stuttgart und damit »Stuttgart 21« wird von der Deutschen Bahn in Stuttgart-Bad Cannstatt eine 345 m lange Stahlsegelbrücke nach Entwurf von schlaich bergermann partner errichtet, die neben vier Gleisen auch Platz für einen untergehängten Radfahrer- und Fußgängersteg bieten wird. Die neue Eisenbahnbrücke aus 4.700 t Stahl wurde zu zwei Dritteln im Taktschiebeverfahren errichtet, ein Drittel wurde mit Großkränen eingehoben. Die Fertigung der einzelnen Segmente erfolgte durch den Stahl- und Anlagenbau der Firmengruppe Max Bögl im Werk Sengenthal, dort wurden auch die werkseitigen Korrosionsschutzarbeiten durchgeführt: Dieses Bauwerk ist die erste Brücke, die mit dem neuzugelassenen SikaCor EG System Plus beschichtet wurde. Das heißt, die Grundierung erfolgte mit SikaCor Zinc R, der Kantenschutz mit SikaCor EG Phosphat Plus in Sandgelb. Anschließend wurde die erste Zwischenbeschichtung im Farbton DB 601 sowie die zweite in DB 602 aufgetragen, beides im Airless-Verfahren. Die Randbereiche, in denen die Brückenteile später auf der Baustelle miteinander verschweißt wurden, erhielten im Werk keine Beschichtung. Vor Ort wurden dann sukzessive die einzelnen Brückenbauteile in der Einhausung zu Takteinheiten zusammengeschweißt und an den Schweißstellen segmentweise auf das Niveau der Zweitbeschichtung mit SikaCor ZP-1 gebracht. Vor den insgesamt zwölf Taktschüben über den Neckar erhielten die jeweiligen Segmente abschließend die Deckbeschichtung SikaCor EG-4 in den Farbtönen DB 702 und DB 701.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Zusammenschweißen in Einhausungen © Sika Deutschland GmbH

Das SikaCor EG System Plus zeichnet sich gegenüber dem herkömmlichen durch eine 10 % höhere Ergiebigkeit, 15 % schnellere Trocknung und 20 % weniger Lösemittel aus. Dazu trägt im Wesentlichen die neuentwickelte Zwischenbeschichtung SikaCor EG-1 Plus bei: Sie ist gegenüber dem bisherigen Produkt

Bauwerk bei Teilfertigstellung © Sika Deutschland GmbH

um 20 % ergiebiger, trocknet um 30 % schneller und enthält 40 % weniger Lösemittel. Damit ist die Neckarbrücke in Bad Cannstatt nun für mehr als 25 Jahre mit einem zuverlässigen Schutz gegen Korrosion ausgestattet. www.sika.de

PRODUKTE UND PROJEKTE Hocheffizientes System von Wagenborg Nedlift

Verschub einer Brücke in Sprendlingen

Einrichten des Verschubsystems © Wagenborg GmbH

1870 wurde die Bahnverbindung zwischen Bingen und Worms in Betrieb genommen – und zum gleichen Zeitpunkt auch die Bahnstrecke unterhalb der Stadt Sprendlingen verwirklicht. Die veraltete Strecke musste somit ertüchtigt und eine enge Überführung zudem dringend ersetzt werden. Die Errichtung der neuen Eisenbahnüberführung für die Zufahrtsstraße nach Sprendlingen erfolgte direkt neben der bestehenden Eisenbahnlinie – und zwar

Erste Verschubbahn nach Installation © Wagenborg GmbH

in Form eines Bauwerks aus über 1.700 t Stahlbeton. Um dieses Bauwerk in seiner Endposition platzieren zu können, wurden die Spezialisten von Wagenborg Nedlift hinzugezogen, welche mit einer Verschubbahn die bestmögliche Lösung wählten. Das heißt, mit dem von Wagenborg Engineering entwickelten Verschubsystem wurde die Brücke in nur 6 h über eine Distanz von 30 m in ihre endgültige Position auf der Bahnstrecke verbracht. Nach einer Gleissperrung von weniger als

einer Woche ließ sich der Schienenverkehr dann wieder aufnehmen. Die Bauarbeiten an der Zufahrtsstraße werden hingegen noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Ein kurzer Film über den Verschubvorgang findet sich im Übrigen unter www. youtube.com/watch?v=tmHtDnL1E, weitere Informationen stellt Wagenborg Nedlift gerne jederzeit zur Verfügung. www.wagenborg.de

Brückenbauwerk zu Beginn des Verschubvorgangs © Wagenborg GmbH

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Effizienter Freivorbau »mit« Peri

Terfener Innbrücke in Tirol

(Ein) Tragwerk im Bauzustand © Günther Bayerl/Peri GmbH

Inmitten des österreichischen Bundeslands Tirol schlängelt sich die ca. 153 km lange Inntalautobahn von Kiefersfelden bzw. Kufstein über Innsbruck nach Zams. Im Inntal befindet sich nun die 235 m lange Terfener Brücke, die ca. 60.000 Kfz/d die Querung des Inns ermöglicht. Aus Gründen der Effizienz wie der Sicherheit wird sie seit 2018 neu errichtet, das heißt, die zwei bestehenden Stahlverbundstrukturen werden durch zwei neue Tragwerke aus Spannbeton ersetzt.

Basierend auf dem Variokit-Ingenieurbaukasten von Peri, waren die mietfähigen Systembauteile des VBC-Freivorbaugeräts schnell verfügbar, das zudem gewährleistete, 5,70 m lange Betonierabschnitte zu fertigen. Und das ermöglichte wiederum eine Reduzierung auf nur vier Bauabschnitte pro Brückentragwerk sowie ein Betonieren der einzelnen Segmente im Wochentakt. Darüber hinaus vereinfachte die vollintegrierte Hydraulik das Einstellen und Einmessen der Schalung von einem Abschnitt zum nächsten, durch die komfortable Bedienung konnte das System im Übrigen schnell und einfach verfahren werden.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Von Vorteil bei der Betonage der Fahrbahnplatte war auch der Schalwagen mit seiner Fahrbahnplattenschalung, die mit ihrer Position auf den Ankerhülsen für reduzierte Durchdringungen sorgte. Die Demontage des Geräts gestaltete sich ebenfalls problemfrei, ein aufwendiges Niederhängen der Fahrschienen beim Zurückfahren der Wagen war zum Beispiel nicht vonnöten. www.peri.de

PRODUKTE UND PROJEKTE Stolzer Großauftrag für K+S Ingenieur-Consult

»Letzter« U-Bahn-Abschnitt in Nürnberg Stolzer Großauftrag für die inhabergeführte K+S Ingenieur-Consult GmbH & Co. KG: Die Stadt Nürnberg verlängert ihre bestehende U-Bahn-Linie 3 in Richtung Südwesten – und K+S aus Nürnberg verantwortet im Auftrag der bauausführenden Arbeitsgemeinschaft als Ingenieurgemeinschaft mit der Büchting+ Streit AG aus München die Ausführungsplanung. Anfang August erfolgte nun der sogenannte Tunnelanschlag durch die beiden Firmen Hochtief Infastructure GmbH und Max Bögl Stiftung & Co. KG. Jenseits der U-Bahn-Haltestelle an der Gustav-Adolf-Straße im Stadtteil Nürnberg-Großreuth geht es künftig weiter in Richtung Südwesten: Dort, wo die U 3 bislang endet, sollen binnen dreieinhalb Jahren zwei weitere Untergrundstationen fertiggestellt werden. Das Ganze umfasst eine Rohbausumme von ca. 110 Mio. € und ist damit das größte derzeit verbliebene U-BahnBaulos in Nürnberg, was sich auch in den Projektzahlen ausdrückt: Es müssen ca. 63.000 m³ allein in den beiden bergmännischen Tunneln ausgebrochen,

ca. 160.000 m³ für die Baugruben ausgehoben, ca. 24.600 m² Spritzbetonauskleidung aufgebracht und ca. 8.500 t verbaut werden. Die ca. 2 km lange U-BahnStrecke selbst wird teils offen, teils bergmännisch vorangetrieben, wobei die zwei

voneinander unabhängigen Röhren unter anderem den Main-Donau-Kanal unterqueren. Der Projektabschluss ist für August 2023 vorgesehen. www.ks-ingenieurconsult.de

Entlastungskonstruktion aus feuerverzinktem Stahl

Zubringerbrücke am Mönchhofdreieck Im Gegensatz zu Neubauten, die mit vergleichsweise langen Planungszeiträumen verbunden sind, stellen Ertüchtigungen nicht selten eine kosteneffiziente, schnelle und vor allem auch nachhaltige, weil ressourcensparende Lösung dar, um vorhandene Brückenbauwerke weiternutzen zu können. Zudem lassen sie sich oft ohne nennenswerte störende Eingriffe in den Verkehr realisieren, was Staus zu vermeiden hilft, die externe Kosten und negative Umwelteffekte verursachen. Für solche Ertüchtigungen hat sich feuerverzinkter Stahl als bevorzugter Werkstoff herauskristallisiert, wobei eine maximale Vorfertigung, die temperaturunabhängige Ausführung und Montage, ein geringes Bauteilgewicht und die Robustheit und wartungsfreie Dauerhaftigkeit seine Stärken sind. Feuerverzinkter Stahl wird aber nicht nur bei Stahlbrücken eingesetzt, sondern auch für Tragwerke in Massivbauweise verwendet. Ein gutes Beispiel hierfür ist die Verstärkung der Zubringerbrücke am Mönchhofdreieck bei Frankfurt, die den

Zubringer von der A 67 auf die A 3 überführt. Ihr Überbau wurde nun mit einer Entlastungskonstruktion versehen: Zwei feuerverzinkte Rundstützen leiten die Lasten in die vorhandene, jedoch verstärkte Struktur ein, während eine feuer-

verzinkte »Pfosten-Riegel-Konstruktion« im Bereich des Widerlagers zur Lastabtragung in ein zusätzliches Streifenfundament dient. www.feuerverzinken.com

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Transportbeton und Mischbinder von Dyckerhoff

Autobahntunnel Boyneburg in Nordhessen Der nordosthessische Autobahntunnel Boyneburg der neuen Autobahn 44 gehört zu einem der letzten noch fertigzustellenden Ingenieurbauwerke im Rahmen der Verkehrsprojekte Deutsche Einheit. Er hat eine Länge von ca. 1,70 km und umfasst zwei jeweils zweispurige Röhren, die über fünf Rettungsquerschläge miteinander verbunden sind, zudem je zwei Pannenbuchten aufweisend. Der Tunnel wird in bergmännischer Bauweise nach der Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode errichtet, Anstich war am 19. März 2019, der Abschluss der Betonarbeiten ist für Mitte 2021 geplant. Für den Bau des Tunnels sowie der vor- und nachgelagerten Autobahnabschnitte liefert Dyckerhoff ca. 230.000 m³ Transportbeton und ca. 100.000 t des Mischbinders Varilith zur Bodenverbesserung. Dyckerhoff produziert den Transportbeton direkt vor Ort mit zwei eigens aufgestellten Anlagen: Für die Tunnelaußenschale werden 95.000 m³ Spritzbeton benötigt, im Fall der 45.000 m³ für die Innenschalen werden aus Gründen des Brandschutzes beim Mischvorgang 2 kg Kunststofffasern/m³ Beton beigemischt. Bei den restlichen Mengen handelt es sich um Bohrpfahl- und Konstruktions- sowie Magerbeton.

Die Bodenverbesserung erfolgt mit ca. 100.000 t des Dyckerhoff-Mischbinders Varilith. Dieses Produktsystem zur Bodenbehandlung besteht aus hydraulischen Bindemitteln, das heißt einem KalkZement-Gemisch, und dient der Verbesserung der Einbaufähigkeit, Verdichtbarkeit, Tragfähigkeit und des Frostwiderstandes von Böden, wobei sich durch angepasste Rezepturen ein großer Bereich von Bodengruppen behandeln lässt. www.dyckerhoff.com

Erste E-Klasse-Lösung von Friedr. Ischebeck

Schalungsstütze mit Innengewinde Die Friedr. Ischebeck GmbH ist bereits seit langem auf dem Schalungsmarkt mit einem breiten Stützensortiment aus Stahl und Aluminium für unterschiedliche Anwendungs- und Lastbereiche vertreten. Bei der neuen Schalungsstütze Titan E 35 – die 35 steht für eine maximale Auszugslänge von 3,50 m – setzt Ischebeck auf die bewährten Qualitäten des Modells Titan S, allen voran auf das über Jahre gut funktionierende, zweigängige geschützte Innengewinde, welches die Titan E 35 zur einzigen Stütze dieser Art auf dem Markt macht. Auch die stabile Fuß- und Kopfplatte mit dem bewährten Lochbild zum Anschluss an andere Systeme wurde übernommen. Eine Anpassung erfolgte bei den Abmessungen von Innen- und Außenrohr, um bis zu einem Auszug von

3,20 m 40 kN und bei vollem Auszug die geforderten 30 kN abtragen zu können. Die Auszugslänge der Stütze ist 2,05–3,50 m. Ihr Einsatz ist vorrangig als von Richtböcken gehaltene Einzelstütze geplant. Wird sie als Nachlaufstütze verwendet, trägt sie unabhängig von der Auszugslänge durchgängig 48 kN ab. Mit der verzinkten Schalungsstütze Klasse E nach DIN EN 1065 ist somit ein neues Sortiment am Start, das jahrzehntelange Erfahrung mit aktuellen Herstellungsmöglichkeiten kombiniert und die Anforderungen moderner Schalsysteme mit höherer Lastkonzentration erfüllt. www.ischebeck.de

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

PRODUKTE UND PROJEKTE Erhöhung dank Verfahren von HiFIT

Lebensdauer geschweißter Verbindungen Höherfrequente Hämmerverfahren (HFH) sind mittlerweile weitgehend anerkannte Methoden zur Erhöhung der Lebensdauer und der Steigerung der Betriebsfestigkeit von Schweißverbindungen. Und sie gelten als benutzerfreundlich, verlässlich, nachhaltig und effektiv. Dieses Verfahren eignet sich nicht nur für neue Konstruktionen, sondern ist gerade auch bei bestehenden Anlagen einsetzbar, da sich bei Schweißverbindungen, die noch keine Risse aufweisen, die nahezu gleichen hervorragenden Effekte zeigen. Ertüchtigen und Instandsetzen von Kranbahnträgern ist nachhaltig und ökonomisch sinnvoll – dank der Nachbehandlungsmethoden, wie zum Beispiel HiFIT sie anbietet. Schweißnähte, die Risse haben, können fachgerecht repariert und anschließend gehämmert werden, was ebenso zu einer erheblichen Verbesserung der Lebensdauer führt.

Das HFH-Verfahren wird außerdem vermehrt in den Türmen von Windkraftanlagen eingesetzt, wo es Kerbspannungen im Zusammenhang mit Einund Anbauteilen reduziert. Weitere Einsatzmöglichkeiten, wie zum Beispiel in Stumpfstößen an Flanschen und in anderen Verbindungen, werden derzeit geprüft. Um die maximale Effizienz und Effektivität zu erhalten, sollten die Geräte über eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit verfügen und von möglichst kleiner Größe sein, um schwierig zu erreichende Schweißverbindungen korrekt zu bearbeiten. Das HFH-Verfahren erhielt erstmalig eine offizielle Anerkennung durch das Internationale Institut für Schweißtechnik (IIW) mit einer Empfehlung mit dem Titel »IIW Recommendations for the HFMI Treatment – For Improving the Fatigue Strength

of Welded Joints« sowie vergangenes Jahr durch die DASt-Richtlinie 026, die den Anwendungsbereich der höherfrequenten Hämmerverfahren für ermüdungsbeanspruchte Baugruppen regelt, die nach DIN EN 1090-2 gefertigt und nach DIN EN 1993-1-9 bemessen werden. Beide Richtlinien geben Auskunft zu den qualifizierten HFH-Verfahren, den Anforderungen, den Konstruktionsdetails, Bemessungskonzepten sowie zur Qualitätssicherung. Mehrere Hochschulen und Institute forschen derzeit sehr erfolgversprechend an weiteren Anwendungsmöglichkeiten für das HFH-Verfahren. Die genannten Empfehlungen sowie zahlreiche Studien zeigen, dass die größten Steigerungen der Ermüdungsfestigkeit und der Lebensdauer von Schweißnähten mit Hilfe der HFH-Methoden unkompliziert zu erzielen sind. Zahlreiche Anwendungen im Stahlbau, Kranbau, Maschinenbau, Verkehrstechnik und in vielen Sonderbereichen belegen die Praxistauglichkeit. www.hifit.de

Hochfrequentes Hämmerverfahren zur Lebensdauerverlängerung bestehender und neuer Stahlschweißkonstruktionen Qualifiziert durch die neue DASt-Richtlinie 026.

HiFIT Vertriebs GmbH · info@hifit.de

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Standardentwässerungssystem von Bridge Drainage

Empfehlung der Autobahndirektion Südbayern

Mit der Autobahndirektion Südbayern wurde das Entwässerungssystem von Bridge Drainage zum ersten Mal bei einer Brücke in Deutschland realisiert, und zwar im Zuge der Errichtung eines Bauwerks auf der A 99. Das hier eingesetzte System von Bridge Drainage hat bislang die Erwartungen erfüllt und daher eine Referenz von Prof. Dr.-Ing. Willberg, Autobahndirektion Südbayern erhalten: »Der Einsatz von Hohlbordrinnen wird momentan von der ABD-Südbayern als das geeignetste System zur Entwässerung von offenporigen Asphaltbelägen (OPA) auf Brücken angesehen.« In England entwickelt, gilt es als eines der Standardentwässerungssysteme für Brücken. So kam es in den vergangenen 20 Jahren in großem Umfang von der britischen Autobahnbehörde Highway Authority England zur Anwendung. Prof. Dr.-Ing. Willberg sieht große Vorteile in dem neuen System für Deutschland.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Zum einen hilft es die Verkehrssicherheit zu verbessern, indem die Entwässerungskapazität der Fahrbahndecke erhöht wird. Darüber hinaus bietet das System den Vorteil, dass sich eine Brücke kompakter gestalten lässt, weil sich auf der Fahrbahndecke keine gusseiserne Punktentwässerung mehr befindet. Dies ermöglicht eine breiter nutzbare Fahrbahn von Leitplanke zu Leitplanke. Mark Visschers und Erik van Garsel, die Geschäftsführer von Bridge Drainage, konnten im vergangenen Jahr neben dem Projekt in Bayern noch zwei weitere durchführen: bei der Kampmannbrücke in Essen, Entwurf und Planung von schlaich bergermann partner und Errichtung durch die Fritz Meyer GmbH, sowie beim Brückenbauwerk 58 an der A2 in Regensburg, geplant von Schütz Ingenieure und errichtet von Bergerbouw. Beide Geschäftsführer sehen ein starkes Interesse deutscher Ingenieurbüros und

Unternehmen an diesem Entwässerungssystem. Sie sind stolz auf das Ergebnis und hoffen, ihre Arbeit zukünftig in Deutschland noch weiter ausbauen zu können. www.bridge-drainage.com

PRODUKTE UND PROJEKTE Multitalentierter Schwerlastkran von Tadano

Brückensicherung in schwierigem Gelände Wer auch alles macht, was andere nicht machen, braucht einen Kran, der alles mitmacht. Für die Mayer Autokran-Vermietungs-GmbH lag es daher auf der Hand, einen weiteren Tadano in die Flotte zu holen, und zwar einen, der sich mühelos in gebirgigen Landschaften wie den Allgäuer Alpen, Tirol und Vorarlberg bewegt und bei jedem Einsatz beweist, warum er als Kraftpaket bezeichnet wird. Und das beweist nun der neue Tadano ATF 400G-6 unter anderem bei einem Einsatz für die Stadt Dornbirn: Eine Brücke, 44 m lang, 58 t schwer, oberhalb einer ca. 80 m tiefen Schlucht war einsturzgefährdet, unterhalb von ihr waren zudem ca. 10.000 m³ Gestein weggebrochen. Die Herausforderungen begannen aber bereits vor dem eigentlichen Einsatz, denn die Zufahrt erwies sich als extrem eng, vor Ort galt es dann enorme Steigungen zu bewältigen – doch samt und sonders machbar für einen Kran, der auf alles vorbereitet ist und dank seiner AML-Steuerung sogar bei asymmetrischer Abstützung bei jedem Drehwinkel das Traglastpotential voll ausschöpfen kann.

Ausgeführt wurde das Ganze mit einem Gegengewicht von 138 t: Wegen der Schräglage des Bauwerks und dessen Gewicht war es die Aufgabe der Krane, die Lasten zu sichern und ein mögliches Schwingen der Brücke zu verhindern, um

deren Teile letztlich Schritt für Schritt aufschrauben und entfernen zu können. Nach ca. 1,50 d war der Einsatz am sogenannten Rappenloch abgeschlossen. www.tadano.com

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

PRODUKTE UND PROJEKTE Exakte Logistik dank Schmidbauer und Scheuerle

Brückentransport über Autobahn Eine 1.500 t schwere und 130 m lange Brücke über eine der meistbefahrenen Autobahnen Deutschlands an ihren Bestimmungsort zu befördern, erfordert echte Schwerlastprofis sowie besondere Transportmittel, die ebenso zuverlässig wie tragkräftig sein müssen und sich noch dazu mit höchster Präzision steuern lassen. Die Schmidbauer-Gruppe entschied sich deshalb für die Self-PropelledModular-Transporter-(SPMT-)Module von Scheuerle, einem Unternehmen der Transporter Industry International Group. Im Mai erfolgte nun dieser Transport. Dazu musste Schmidbauer die Überführung vom Vormontageplatz auf einem Feld nahe der A 8 zu ihrem Bestimmungsort befördern und dort punktgenau über vier Pfeilern positionieren und absetzen:

Transportmodulen 7 m. Der Weg wurde zwar zuvor befestigt, dennoch mussten die SPMT-Transporter Höhenunterschiede sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zur Fahrbahn ausgleichen. Und so lief letztendlich alles nach Plan, weshalb Schmidbauer seinen SPMT-Fuhrpark noch aufstocken will. Damit wird die Schmidbauer-Gruppe ihren Ruf als Schwerlastprofi weiter ausbauen und Scheuerle seinen Beitrag dazu leisten, die Schwergutlogistik immer effizienter und wirtschaftlicher aufzustellen. www.schmidbauer-gruppe.de www.scheuerle.com tii-group.com

Insgesamt 56 Achslinien waren nötig, um die Last von Brücke, Tragjochen und Unterkonstruktion sowie SPMT-Modulen von insgesamt 2.000 t so auf die 224 Räder zu verteilen, dass der Untergrund möglichst gering belastet wurde. Um die Brücke sicher zu bewegen, wurden aus den Modulen vier einzelne Transportplattformen mit jeweils 14 Achslinien gebildet, die im offenen Verbund gefahren wurden. Für den Antrieb sorgten vier Powerpacks von Scheuerle mit zusammen rund 2.000 PS Leistung. Obwohl die Strecke vom Vormontageplatz bis zum Einsatzort nur ca. 150 m betrug, waren 2 h Fahrzeit eingeplant, denn der Mittenabstand zwischen den Plattformen war 80 m und auch in der Breite maß der Abstand zwischen den

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

S O F T WA R E U N D I T Weiterentwickelte App von Frilo

StaticsToGo als Pro-Version Mehr Dokumente für unterwegs, ohne Papierstapel mitnehmen zu müssen: Mit der Frilo-App StaticsToGo haben Anwender ihre Statik-Dokumente zu jeder Zeit verfügbar, ob auf der Baustelle, in einem Meeting oder an jedem anderen Ort. StaticsToGo synchronisiert 1:1 Projektund Kapitelstrukturen vom Rechner oder Laptop auf das Tablet oder Smartphone, nach der Synchronisation steht der komplette Inhalt eines Dokuments dann als pdf zur Offlinenutzung zur Verfügung, wobei die Ansicht genau der auf dem Desktop entspricht. Und: Direkt in der App gibt es die Möglichkeit, unterwegs Notizen zu den Positionen zu ergänzen und sie später am Desktop wieder aufzurufen. Anwender können Bilder oder Grafiken direkt mit der Kamera aufnehmen oder aus einem vorhandenen Album in ein Dokument

integrieren, auch Auszüge aus dem Dokument selbst lassen sich einfügen. Und mit der Editierfunktion sind zudem Markierungen realisierbar. StaticsToGo ist in den gängigen AppStores erhältlich, die Pro-Version kann direkt über einen In-App-Kauf freige-

schaltet werden. Nach einer 14-tägigen Testphase beginnt ein Abonnement mit 2,99 €/Monat, die Nutzung der App erfordert im Übrigen die Installation des Frilo.Document.Designers. www.frilo.eu

Rein webbasierte Anwendung von Nova

AVA mit BIM 5-D als Onlineservice Als erste rein webbasierte Anwendung des Open BIM Standards für Baukostenmanagement und Projektsteuerung holt Nova AVA die Vorteile des Cloudcomputings ins Bauwesen. Damit steht modellbasiertes Kostenmanagement erstmals als Onlineservice zur Verfügung, und zwar durchgängig für alle AVA-Prozesse. Und die stetig anwachsende Anwendercommunity zeigt, dass Architekten, Planer, Ingenieure oder Projektmanager die Vorzüge des cloudbasierten Arbeitens zunehmend für sich nutzen. Inhaltlich bietet die Anwendung alles, was man von einem leistungsfähigen und modernen AVA-Programm erwarten darf – von der Kostenplanung über AVA bis zum Controlling und der Bauablaufplanung, wobei sämtliche Module auch mit BIM-Modellen verknüpft werden können. Doch als Onlineservice geht die Anwendung darüber weit hinaus, denn alle Arbeitsschritte erfolgen hier über einen Browser direkt im Netz – egal mit welchem Endgerät oder Betriebssystem, an jedem Arbeitsort und zu jeder Zeit. Dies ermöglicht flexibles Co-Working und vereinfacht die Kommunikation der Projektpartner.

Von der Webanwendung profitiert der gesamte Workflow, weil immer in der Cloud gearbeitet wird – und daher ohne den herkömmlichen, aufwendigen Datenaustausch. Intelligent gesteuerte Berechtigungen stellen sicher, dass der Zugriff nur für Beteiligte stets gewährleistet bleibt. Eine solche zentrale, gemeinsame Datenverwaltung ist der Schlüssel für ein effizientes, modernes Baukostenmanagement, weil sämtliche Prozesse dadurch an Qualität, Transparenz und Effizienz gewinnen. Die Vorteile des Cloudcomputing macht Nova AVA erstmals auch für BIM nutzbar, setzt deren Einbeziehung doch für AVA und Controlling neue Standards. Alle Module lassen sich mit BIM 3-D-Modellen für interaktives Arbeiten verknüpfen. Nova AVA erweitert das 3-D- Modell zudem um die Dimensionen Zeitplanung und Kosten zur 5-D-Modellierung, was die Informationsdichte erhöht, zugleich aber mehr Transparenz schafft und die Prozesse vereinfacht. Die neueste Funktion von Nova AVA zeigt, wohin die Entwicklung im modernen Baukostenmanagement gehen kann. Denn was bei Suchmaschinen und Onlineshops längst zum Standard gehört,

lässt sich im Bauwesen ebenfalls gewinnbringend nutzen. So unterstützt und vereinfacht der Nova SmartPool die Erstellung von Leistungsverzeichnissen auf »smarte« Weise. Dafür werden die Ausschreibungstexte aller User gesammelt: anonymisiert und DSGVO-konform, um sie anderen Anwendern in Form von Suchergebnissen für LV-Positionen wieder verfügbar zu machen. Weil die Suche außerdem den Ort und Ausführungszeitraum einer Baustelle integriert, lassen sich regionale, zeit- und mengenbezogene Preisschätzungen abrufen. Und gezielte Vorschläge für jeweils sinnvoll ergänzende Leistungen erleichtern die LV-Erstellung weiter. Nova AVA BIM 5-D ist ein Onlineservice, die Idee dahinter: Software nur so zu nutzen und zu zahlen, wie sie wirklich benötigt wird. Die Anwender buchen die Module nach individuellem Bedarf. So entfällt der Ballast neben der eigentlichen Arbeit aus Download, Installation, Kümmern um Updates und Wartung etc. und natürlich gibt es auch keine hohen Anfangsinvestitionen oder Mindestvertragslaufzeiten. www.avanova.de

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

S O F T WA R E U N D I T Erweiterte Kartierungssoftware von SoundPlan

Entwurf von Lärmminderungsstrategien Die aktuelle Version der weltweit führenden Kartierungssoftware, Version 8.2 von SoundPlanNoise, die sich in der Planungs- und Entwurfsphase einsetzen lässt, verfügt über viele neue und neugestaltete Funktionen zur Modellierung und Berechnung von Lärmpegeln und deren Ausbreitung. Sie ist somit ein entscheidendes Werkzeug zur Bekämpfung von Lärmbelastungen, Verwendung findet sie zur Identifizierung von Ursache, Ort und Ausbreitung des Schalls. Mit einer Lärmkarte ist es zudem möglich, nicht nur die momentanen, sondern auch die prognostizierten Lärmpegel darzustellen. Und das bedeutet, dass der Lärm bereits in der Planungsphase kartiert und gemindert werden kann, bevor mit dem Bauen begonnen wird. Sie erlaubt infolgedessen, Szenarien zu testen und die besten Optionen zu bewerten und dann auszuwählen.

Diese professionelle Lärmsimulationssoftware ist daher wohl das beste und innovativste Werkzeug zur Lösung von Lärmproblemen. Ob Verkehrs-, Gewerbe- und Freizeitlärm oder Raumakustik: Es findet sich stets eine effiziente und passende Lösung. Das SoundPlan-Team besteht im Übrigen aus Physikern, Informatikern, Ingenieuren und Geographen, arbeitet

interdisziplinär und verfügt über ein weltweites Netz an Vertriebspartnern. Und so profitieren bereits viele kommunale Verwaltungen, Immissionsschutzbeauftragte, Ingenieur- und Architekturbüros von der langjährigen Erfahrung des Marktführers SoundPlan. www.soundplan.eu

Hilfreicher Model Checker von Solibri

Qualitätsmanagement und BIM Nicht nur im konventionellen Planungsalltag, sondern vor allem bei herausfordernden BIM-Projekten zahlt sich eine softwaregestützte, regelbasierte Qualitätskontrolle und -sicherung aus, wobei die Beteiligten vor allem die damit verbundenen Optionen für Zeit-, Kostenund Ressourcenoptimierungen schätzen. Qualitativ hochwertige Bauwerke erfordern eine optimale Konzeption und Ausführung. Dass am Ende auch das vom

Bauherrn gewünschte Resultat erreicht wird, hängt allerdings extrem davon ab, mit welchen Systemen und Standards das Qualitätsmanagement erfolgt – und in dem Zusammenhang spielt die Transformation von Wissen in Form bereits vorliegender spezifizierter Prüfregeln eine entscheidende Rolle. Stehen diese Prüfregeln in einer Software direkt zur Verfügung und sind sie so flexibel, dass jeder Anwender individuelle Parameter

definieren kann, ist eine professionelle Qualitätskontrolle und -sicherung das Ergebnis. Wie vielfältig und konkret der Nutzen durch die Umsetzung der regelbasierten Qualitätskontrolle und -sicherung von BIM-Modellen ist, zeigt insbesondere der Model Checker von Solibri: ein Tool, das höchste Ansprüche zu erfüllen vermag. www.solibri.com

BIM-Grundlagen-Richtlinie des VDI

Informationsfluss als Basis Bei der Anwendung von Building Information Modeling (BIM) sind funktionierende Prozesse eine entscheidende Grundlage für die erfolgreiche Umsetzung eines Projekts, denn sie sorgen für einen definierten und koordinierten Daten- und Informationsaustausch zwischen allen Beteiligten. Unter Prozessen versteht man hier Abfolgen von Aktionen und Interaktionen zum Erreichen festgesetzter Ziele: Die in VDI 2552 Blatt 7 beschriebenen Prozesse dienen dem Austausch von Daten und Informationen, die in dem Zusammen-

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

hang notwendig werden, und beinhalten die jeweiligen Aufgaben- und Rollenverteilungen. Dabei kann es sich beispielsweise um Abstimmungen handeln oder um gemeinsam zu bearbeitende Projekte und Teilabschnitte während der Errichtung und der späteren Lebenszyklusphasen eines Bauwerks sowie um dessen Betrieb. Darüber hinaus werden die Startvoraussetzungen für den Beginn eines Prozesses, die anschließenden Schritte und die Bedingungen für ein erfolgreiches Prozessende definiert. Ziel der Richtlinie sind die Vermittlung

von Grundlagen der Strukturierung des Informationsflusses und die Darstellung von Methoden zur Prozessbeschreibung eines BIM-Prozesses über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerkes. Dabei zeigt VDI 2552 Blatt 7 schematisch den Zusammenhang zwischen den Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) und dem BIM-Abwicklungsplan (BAP) sowie den derart vereinbarten Informationslieferungen im Zuge der Wertschöpfung eines Bauwerks. www.vdi.de

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Auslobung der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau

Bayerischer InGENIEurpreis 2021 Die Bayerische Ingenieurekammer-Bau hat zum elften Mal »ihren« Ingenieurpreis und damit den Bayerischen InGENIEurpreis 2021 ausgelobt. Dotiert mit insgesamt 10.000 €, dient er zur Prämierung großer und kleiner Ingenieurleistungen, also von Projekten und Bauwerken aller Fachrichtungen, die auf ihre jeweils ganz besondere Weise herausstechen. »Viele Ingenieurleistungen sind in ihrem Bereich genial – auch wenn dies Außenstehenden nicht immer ins Auge sticht. Umso mehr sieht es die Bayerische Ingenieurekammer-Bau als ihre Aufgabe an, das Genie im Ingenieur sichtbar zu machen. Wir freuen uns wieder über zahlreiche Bewerbungen aus allen Disziplinen des Ingenieurwesens im Bereich Bauen«, so Prof. Dr. Norbert Gebbeken, Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau. Unabhängig von der Fachdisziplin oder Größe des Projektes werden mit diesem Preis Ingenieurleistungen gewürdigt, die besonders innovativ, nachhaltig, technisch kreativ, zukunftsweisend oder wirtschaftlich sind oder sich durch einen hohen Anteil an interdisziplinärem, partnerschaftlichem Arbeiten auszeichnen.

Eingereicht werden können Ideen und Projekte, die aus der Ingenieurwissenschaft und Ingenieurpraxis im Bauwesen hervorgegangen sind: Sie müssen nach dem 1. Januar 2015 begonnen und bis zum Zeitpunkt der Abgabe abgeschlossen worden sein. Ihre Bewertung erfolgt durch eine unabhängige Jury, der – Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Aufleger, Universität Innsbruck, – Prof. Dr.-Ing. Hans Bulicek, Technische Hochschule Deggendorf, – Prof. Dr.-Ing. Norbert Gebbeken, Bayerische Ingenieurekammer-Bau, München, – Dr.-Ing. Tobias Linse (angefragt), Dr. Gollwitzer – Dr. Linse Ingenieure, München, – Dipl.-Ing. Univ. Helmut Schütz, Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr, München, – Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn, Verlagsgruppe Wiederspahn, Wiesbaden, – Dipl.-Ing.(FH) Ralf Wulf, Bayerische Ingenieurekammer-Bau, München angehören.

Teilnahmeberechtigt sind alle Mitglieder der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau sowie Doktoranden, Masteranden und Studierende an den Bayerischen Hochschulen. Die in der Auslobung geforderten Unterlagen müssen bis 30. Oktober 2020, 12.00 Uhr eingegangen sein. www.bayerischer-ingenieurpreis.de www.bayika.de

Auszeichnung (auch) für Brückenbauwerke

Deutscher Ingenieurbaupreis 2020 Die Kienlesbergbrücke in Ulm wird mit dem Deutschen Ingenieurbaupreis 2020 ausgezeichnet: Die Konzeptidee stammt von Krebs+Kiefer Ingenieure GmbH und Knight Architects, High Wycombe, Großbritannien, die Ausführungsplanung von Klähne Beratende Ingenieure im Bauwesen GmbH, Berlin, und SEH Engineering GmbH, Hannover, Bauherr sind die Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm GmbH. Die Bandbreite der eingereichten Arbeiten war groß, insgesamt wurden zudem vier Auszeichnungen und drei Anerkennungen vergeben. Dazu gehören unter anderem die U-Bahn-Haltestelle Elbbrücken in Hamburg von schlaich bergermann partner, Stuttgart, der Rückbau der Lahntalbrücke Limburg von MKP, Hannover, die Ertüchtigung Rheinbrücke Maxau der Ingenieurgruppe Bauen, Karlsruhe, und die Erneuerung der Eisenbahnüberführung Lange-Feld-Straße in Hannover von MKP, Hannover.

www.bingk.de

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Autobahn-Ausstellung in Mannheim

Jörg Brüggemann: Wie lange noch Die 13.100 km deutscher Autobahn sind ein einzigartiger Ort, zieht sie sich doch von der Nordsee bis zu den Alpen und vom Rhein bis an die Oder. In allen großen Städten und in der abgelegensten Provinz findet sie sich und repräsentiert als das monumentale Bauwerk ein gutes Stück deutscher Kultur. Zu ungefähr einem Drittel ihrer Länge vor und während des Nationalsozialismus konzipiert und gebaut, wurde ihr im Jahr 1974 von der Gruppe »Kraftwerk« ein musikalisches Denkmal gesetzt. Im Ausland steht sie wiederum für »no speed limit«, zudem gilt sie als Sinnbild deutscher Ingenieurkunst. Für die Nutzer hingegen prägen wachsender Verkehr, Staus, Lkw-Schlangen und aggressives Verhalten inzwischen häufig das Erleben. Bevor sich in den nächsten Jahren das Bild auf unseren Autobahnen durch Elektroautos, Carsharing und automatisiertes Fahren vermutlich radikal ändern wird, hält Jörg Brüggemann noch einmal fest, wie umfassend der Verbrennungsmotor die Mobilität des 20. Jahrhunderts geprägt hat. Durch die Jahreszeiten ist er auf und neben der Autobahn gereist und hat sie fotografiert.

So schuf er ein bildnerisches Zeitdokument über Deutschland und seine Autobahn – jenen riesigen Teppich aus Asphalt und Beton, der sich über die Landschaft gewebt hat.

Zu sehen ist diese Ausstellung des Zephyr, Raum für Fotografie, noch bis 6. Januar 2021 im Museum Weltkulturen in Mannheim. www.zephyr-mannheim.de

Neues Detektionssystem in Nordrhein-Westfalen

»Brückenwächter« als Pilotprojekt Der erste »Brückenwächter«, ein erstmals in Deutschland realisiertes System, steht in Wetter an der Ruhr und soll verhindern, dass zu schwere Fahrzeuge über eine vorgeschädigte Brücke rollen: In dem Pilotprojekt testet der Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen gemeinsam mit dem Institut für Straßenwesen der RWTH Aachen und der Neurosoft GmbH, wie ohne großen technischen und baulichen Aufwand eine Beschränkung sicher durchgesetzt werden kann. Dabei werden die Fahrer zu schwerer Lkws in einem System aus Schildern und digitalen Tafeln darauf hingewiesen, dass sie die vor ihnen liegende Brücke nicht überfahren dürfen.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Dieser Brückenwächter hat Vorteile, denn anders als Wiegeanlagen und Schranken ist er flexibel verwendbar und schnell aufgebaut. Er steht im Übrigen dort, wo die letzte Möglichkeit einer Umfahrung gegeben ist. Eine Videokamera identifiziert nun mit Hilfe eines Laserscans Fahrzeugtyp und Fahrzeugklasse, womit das zugelassene Gesamtgewicht des Fahrzeugs

bekannt ist. Dank des ebenfalls gescannten Nummernschildes kann der Fahrer dann gezielt angesprochen werden. Und: Passiert ein Lkw die Brücke trotz der direkten Aufforderung, eine Umleitung zu nehmen, wird auch das registriert – und ein Bußgeldverfahren auslöst. www.strassen.nrw.de

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Erster Preis für schlaich bergermann partner

Neue Rad- und Fußwegbrücke in Heidelberg Eine neue Rad- und Fußwegverbindung über den Neckar soll in Zukunft Heidelbergs wachsenden Süden an das Neuenheimer Feld anbinden und die Verkehrswende unterstützen: Ein Team aus schlaich bergermann partner, Stuttgart und Berlin, Lava, Berlin, und Latz + Partner, Kranzberg, hat den ersten Preis beim zweistufigen Planungswettbewerb gewonnen. Die Stadt Heidelberg hatte den Wettbewerb zusammen mit der IBA Heidelberg im Oktober 2018 ausgelobt, Juryvorsitzender war Jürg Conzett, Chur. Der Siegerentwurf sieht eine zurückhaltend gestaltete Brücke vor, die mit einer großzügig geschwungenen Linienführung, vom Ochsenkopf kommend, entlang dem östlichen Rand des Gneisenauplatzes durch die Wipfel der weitgehend erhaltenen Bäume führt. Über dem Neckar bietet die Brücke großzügige Sitzgelegenheiten mit Aussicht auf die Stadtkulisse, wobei sogenannte Neckarbalkone am nördlichen und südlichen Ufer direkt über das Wasser leiten.

Die Arbeit von sbp hat sich unter insgesamt fünf Beiträgen international renommierter Teams durchgesetzt, die in die zweite Phase des Wettbewerbs gewählt worden waren. Jury-Vorsitzender Jürg Conzett: »Dieser Brückenbau ist eine besonders komplexe Aufgabenstellung. Es gab zahlreiche Aspekte, die berücksichtigt werden mussten. Die Beiträge haben in unterschiedlicher Weise darauf reagiert: vom Skulpturalen bis hin zum Traditionalistischen. Der Siegerentwurf liegt für mich in der Tradition der klassischen Ingenieurbauwerke und passt damit sehr gut zu Heidelberg. Ich bin glücklich über das Resultat!«

Da das Auswahlverfahren in Form eines Realisierungswettbewerbes stattfand, soll der erste oder einer der weiteren Preisträger mit der Umsetzung beauftragt werden. Entscheidungsgrundlage hierfür sind die Diskussion der Wettbewerbsergebnisse im Gemeinderat und die Freigabe einer mittelfristigen Finanzplanung. Das reine Brückenbauwerk ist aktuell mit 17–20 Mio. € geschätzt, die Gesamtvorhabenkosten werden auf ca. 30 Mio. € prognostiziert. www.iba.heidelberg.de

(Weiterer) Spatenstich in Bayern

Autobahnausbau zwischen Würzburg und Nürnberg Startschuss für den nächsten Ausbauabschnitt der A 3: Ministerpräsident Dr. Markus Söder, Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer und Bayerns Verkehrsministerin Kerstin Schreyer haben vor kurzem den feierlichen Spatenstich für den Ausbau der insgesamt 76 Kilometer langen Strecke zwischen den Autobahnkreuzen Biebelried und FürthErlangen gesetzt, so dass hier ab dem Jahr 2025 die ≥ 90.000 Kfz/d auf sechs statt bisher vier Fahrstreifen rollen. Bayerns Verkehrsministerin Kerstin Schreyer: »Unsere Autobahndirektion Nordbayern baut derzeit an nahezu allen Autobahnen im Großraum Nürnberg. So verbessern wir die Infrastruktur in der gesamten Region, sorgen für mehr Ver-

kehrsfluss und erhöhen die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer. Und auch die Anwohnerinnen und Anwohner werden profitieren: Lärmschutzwände und ein lärmarmer Fahrbahnbelag werden den Lärmschutz deutlich verbessern.« In den letzten Monaten hat die zuständige Autobahndirektion Nordbayern die Planungen mit Hochdruck vorangetrieben, das Planfeststellungsverfahren durchgeführt und Baurecht geschaffen. Die Bauarbeiten selbst werden vom Auftragnehmer A 3 Nordbayern GmbH & Co. KG übernommen, der für einen Zeitraum von 30 Jahren auch den Betrieb und die Instandhaltung der Ausbaustrecke übernehmen wird.

www.stmb.bayern.de

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Planung durch Sweco

Fuß- und Radwegbrücke von Potsdam nach Werder

Die Vorbereitungen für den Neubau der Fuß- und Radwegbrücke über den Großen Zernsee von Potsdam nach Werder schreiten voran, denn den drei beteiligten Kommunen, der Landeshauptstadt Potsdam, der Stadt Werder (Havel) und der Gemeinde Schwielowsee, liegt nun der Fördermittelbescheid der Investitionsbank des Landes Brandenburg vor. Sweco ist mit der Objekt- und Tragwerkssowie der Verkehrsanlagenplanung beauftragt worden.

Die Brücke wird als leichte Stahlkonstruktion mit einer Gesamtlänge von 110 m konzipiert und soll parallel zur bestehenden Eisenbahnüberführung der Deutschen Bahn über den Großen Zernsee verlaufen. Ihre Errichtung hat das Ziel, die Anbindung an den ÖPNV zu verbessern und die Verknüpfung der Kommunen untereinander zu stärken.

Außerdem soll der Fuß- und Radverkehr in der Region attraktiver und sicherer werden, denn bisher müssen Fußgänger und Radfahrer den viel zu schmalen Weg auf der Bahnbrücke mit den Treppenzugängen nutzen, um den Zernsee zu überqueren. Der Neubau wird von den Wegen aus barrierefrei erreichbar und nachts beleuchtet sein, darüber hinaus sind zwei Ausweichstellen als »Aussichtskanzeln« mit Sitzmöglichkeiten geplant.

Die Genehmigungsplanung soll im dritten Quartal 2020 abgeschlossen werden. Da der Brücken- und Wegebau nun ausgeschrieben werden kann, gehen die Planer davon aus, dass sich bis Ende September ein Auftragnehmer finden lässt. Ab November werden dann die Abbrucharbeiten und die Baufeldfreimachung beginnen, wobei vorgesehen ist, die Brücke bis April 2022 freizugeben. www.sweco-gmbh.de

Initiative von VBI und DEGES

Projekterfolg durch Leitlinien Kommunikation auf Augenhöhe und partnerschaftliche Zusammenarbeit sind wesentliche Bausteine einer guten Planungskultur. Mit den vor kurzem unterzeichneten »Leitlinien für den gemeinsamen Projekterfolg« vertiefen die im Verband Beratender Ingenieure zusammengeschlossenen Planerbüros und die DEGES, Projektmanagementgesellschaft zur Planung und Realisierung großer Fernstraßenprojekte, ihre Kooperation im Dienste erfolgreicher Straßen- und Brückenbauvorhaben.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

VBI und DEGES sind sich darin einig, dass zum Projekterfolg mehr gehört als der Vertrag zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer. Um dieses »mehr« zu beschreiben, wurden 2013 erstmals »Leitlinien für den gemeinsamen Projekterfolg« vereinbart. Praxiserfahrungen und aktuelle Veränderungen haben nun beide Partner veranlasst, die Leitlinien einem Review zu unterziehen und entsprechend zu überarbeiten.»Das Ziel, gemeinsam einen Beitrag zu einer leistungsfähigen Infrastruktur in Deutschland zu leisten,

besteht nach wie vor. Unsere neuen Leitlinien sind Ausdruck unseres sich weiterentwickelnden Miteinanders und setzen einen zeitgemäßen Rahmen für die vor uns liegenden Aufgaben«, so Dirk Brandenburger, Technischer Geschäftsführer der DEGES. Für Interessenten besteht die Möglichkeit, die aktuellen »Leitlinien für den gemeinsamen Projekterfolg« auf der VBI-Website kostenlos herunterzuladen. www.deges.de www.vbi.de

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Großauftrag für MCE

Rheinbrücke Duisburg-Neuenkamp

Die zur Habau Group gehörende MCE freut sich über den Zuschlag für ein Großprojekt mit einem Volumen von 500 Mio. €: Gemeinsam mit der Bietergemeinschaft, bestehend aus Hochtief sowie ZSB und PST, errichtet der Stahlbauspezialist aus Linz eine komplexe Konstruktion – nämlich die größte Schrägseilbrücke Deutschlands und damit ein Bauwerk von 800 m und einer Hauptöffnung von 380 m. Die Fertigstellung ist für das Jahr 2026 geplant, für die Region hat

das Projekt enorme Bedeutung, wobei die neue Rheinbrücke eines der wichtigsten Elemente beim Ausbau der A 40 ist. Mit diesem Auftrag setzt die MCE ihren Erfolg im Großbrückenbau innerhalb Deutschlands fort. Bereits vor 20 Jahren war das Unternehmen an der Errichtung der Flughafenbrücke über den Rhein bei Düsseldorf beteiligt. Weitere Referenzprojekte aus der jüngeren Vergangenheit sind die Retheklappbrücke in Hamburg, eine der Größten ihrer Art, die 500 m

lange Eldetalbrücke im Zuge der A 14 und die Schrägseilbrücken der A 30 über das Werretal bei Bad Oeynhausen. Die im Bau befindliche Mangoldbrücke in Rosenheim oder die Rheinbrücke Hard-Fußach bestätigen ebenfalls die Kompetenz der MCE im Schrägseilbrückenbau. www.habaugroup.com www.mce-hg.com

Große Bauteilversuche an der Hochschule München

Bemessung von Fachwerkbrücken aus Stahl Fachwerkbrücken aus Stahl sind materialsparende und langlebige Lösungen, bisher fehlen aber einheitliche Vorgaben für die Berechnung der Materialermüdung der geschweißten Knoten. Prof. Dr. André Dürr vom Institut für Material- und Bauforschung der Hochschule München entwickelt über Großbauteilversuche nun solche Berechnungsregeln für die Praxis. Die Ausmaße der Versuchsanordnung sind immens: Stahlrohre von 18 m Länge mit einem Stahlknoten in der Mitte hängen in einer Konstruktion, welche die 15 t schweren Bauteile in Schwingung bringt, um die Verkehrsbelastung zu simulieren, und zwar so lange, bis das Rohr durchbricht. Derart soll ermittelt werden, inwiefern sich die Ergebnisse kleinformatiger Versuchsanordnungen hochrechnen lassen: »Wie verhalten sich geschweißte Knotenverbindungen von Fachwerkbrücken in großen Dimensionen, wenn ich etwas schlankere Rohre mit größeren Blechdicken verwende?«, lautete die Forschungsfrage. Trotz des größeren Fertigungsaufwands sind Fachwerkbrücken aus Stahl in den skandinavischen Ländern, Frankreich

oder den USA weit verbreitet. In Deutschland hingegen bedarf jede Einzelne noch einer aufwendigen behördlichen Zustimmung, was es durch die Erarbeitung einheitlicher Bemessungsempfehlungen zu ändern gilt. Im nächsten Schritt sollen Regelungen in den Deutschen Ausschuss für Stahlbau (DAfSt) eingebracht, später auch in europäische Normen umgesetzt werden. In einem weiteren geplanten Forschungsprojekt untersucht Dürr die Verwendung von modernem hochfestem Stahl für noch schlankere Brückenkonstruktionen.

Das IGF-Vorhaben 18883 BG / P1163 »Wirtschaftliche Auslegung von ermüdungsbeanspruchten, geschweißten Rundhohlprofilknoten unter Berücksichtigung der erforderlichen Schweißnahtqualität« der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, wurde im Programm zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. www.hm.edu

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Grundlegende Szenarien-Studie von Arup

Zukunftsperspektiven für 2050 Es ist möglich, dass die Menschen mit den planetaren Ressourcen erfolgreich haushalten und wirksame Maßnahmen gegen den fortschreitenden Klimawandel und soziale Ungerechtigkeiten ergreifen: Resultat einer der vier Zukunftsszenarien für unseren Planeten, die das internationale Planungs- und Beratungsbüro Arup in einer neuen Studie veröffentlicht hat. Laut aktuellen Prognosen wird die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2050 um weitere zwei Milliarden Menschen von 7,70 Mrd. auf 9,70 Mrd. anwachsen. Vor diesem Hintergrund skizziert Arup unter dem Titel »2050 Scenarios: Four Plausible Futures« vier unterschiedliche Perspektiven der langfristigen ökologischen und gesellschaftlichen Entwicklung. Das heißt, Humans Inc., Extinction Express, Greentocracy und Post-Anthropozän beschreiben mögliche Zukunftsszenarien, die von der existenziellen Krise der Menschheit und des Planeten bis hin zum erfolgreichen Wandel zu einer ökosozial gerechten Welt reichen. So kann in Human Inc. dem Klimawandel nicht wirksam begegnet werden und die Erderwärmung schreitet weiter voran. Die Menschen kämpfen mit Hilfe von global koordinierten Maßnahmen ums Überleben. Immer gravierender werdende Wetterereignisse wirken sich nachteilig auf die Städte und Ökosysteme aus, doch dank des technologischen Fortschritts konnte die Armut reduziert, die Bildung verbessert und die Anzahl der Arbeitsplätze gesichert werden.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Extinction Express wiederum beschreibt den dramatischen Zusammenbruch unseres Ökosystems und unserer Gesellschaft bei einem weltweiten Temperaturanstieg > 2 °C. Die langzeitige Untätigkeit unserer Gesellschaft und die kontinuierliche Ausbeutung der ökologischen Ressourcen führten zur Gründung von Kolonien auf dem Mond und unter Wasser. Bei Greentocracy erholt sich hingegen das Ökosystem unseres Planeten, wofür massive Einschränkungen im gesellschaftlichen Leben notwendig sind. Die Lebensbedingungen haben sich stark verschlechtert, Konflikt- und autoritäre Regime herrschen vor. Der globale Temperaturanstieg bleibt aufgrund von Klimaschutzmaßnahmen und der Förderung der Biodiversität ≤ 1,50 °C. Im Post-Anthropozän schließlich leben die Menschen in Harmonie mit der Natur. Einschneidende Folgen des Klimawandels wie beispielsweise das Schmelzen von 15 % des arktischen Meereises katalysieren die globale Zusammenarbeit für Klimaschutzmaßnahmen und helfen dabei, den globalen Temperaturanstieg ≤ 1,50 °C zu halten. Die Gesellschaft verbraucht nur noch so viele Ressourcen, wie das Ökosystem regenerieren kann. Für jeden Menschen wird eine Kohlendioxidquote festgelegt.

»Zukunftsszenarien sind Werkzeuge, um das Undenkbare zu denken«, so Dr. Gereon Uerz, Leiter Foresight Europa bei Arup. »Als bildliche Darstellungen sollen sie dabei helfen zu verstehen, in welche Richtung die Menschen sich bewegen müssen, um die gewünschte Zukunft Realität werden zu lassen. Wir möchten mit den von uns erarbeiteten Szenarien einen Beitrag zur gesellschaftlichen Diskussion über die Frage ›Wie wollen wir in der Zukunft leben?‹ leisten, denn wir sind davon überzeugt, dass es nicht genügt, sich auf die Zukunft vorzubereiten – wir müssen sie aktiv mitgestalten.« »2050 Scenarios: Four Plausible Futures« wurden auf Basis detaillierter Trendforschungen und Prognosen von Think Tanks, Regierungen, NGOs und Forschungseinrichtungen sowie der Auswertung statistischer Daten entwickelt – und ist direkt bei Arup downloadbar. www.driversofchange.com www.arup.com

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Forschungsprojekt der Technischen Universität Graz

Verbesserung der Betondiagnostik Bröckelnde Tunnelwände, Risse in Betonfassaden oder poröse Brückenpfeiler: Schäden an Betonbauwerken, hervorgerufen durch diverse Umwelteinflüsse, verursachen laut Statistiken der National Association of Corrosion Engineers (NACE) weltweit jedes Jahr gewaltige Kosten. Im Schulterschluss mit der Österreichischen Bautechnik Vereinigung (ÖBV) wollen Forschende der Technischen Universität Graz nun zur Lösung dieses globalen und volkswirtschaftlichen Problems beitragen. Im Projekt »High-resolution Luminescent Analyses of Construction Materials«

(LumAConM) arbeitet das Konsortium an einem neuartigen, einfachen und kostengünstigen Verfahren, das erstmals eine detaillierte Zustandserhebung vor Ort am Bauwerk sowie Labormessungen in noch nie dagewesener Präzision ermöglicht. Damit können die Lebensdauer und etwaige Problemstellen sehr viel schneller und präziser bewertet werden als bis dato möglich. Optisch-chemische Sensorik bildet hier die Grundlage, also eine hochentwickelte, optische Messanalytik, die bislang vor allem in der Biotechnologie und Medizintechnik zum Einsatz kam. Mit ihrer Hilfe

wird eine quantitative Bestimmung des pH-Wertes in zementbasierenden Materialien durchgeführt, wobei Unregelmäßigkeiten bereits sehr genau erfasst und Korrosionsschäden äußerst detailliert charakterisiert werden konnten. Im LumAConM-Projekt soll das Messsystem nun bis Ende des Jahres 2022 weiterentwickelt werden und in einer vielseitig einsetzbaren Messtechnologie münden. www.tugraz.at

Zwei Neuerscheinungen des Delius Klasing Verlags

»Vergangenheitsspuren« der Auto Union Aus der Weltwirtschaftskrise 1929 resultierte unter anderem eine immense Existenzkrise der Automobilbranche. Ein Rettungsplan des schrumpfenden Industriezweigs sah daher die Fusion der sächsischen Pkw-Hersteller Audi, DKW, Horch und Wanderer zur Auto Union AG vor. Das heißt, mit ihrer Gründung entstand 1932 der erste staatliche deutsche Automobilkonzern, zu dessen Erfolgen es gehörte, die zuvor schwer angeschlagenen Firmen sanieren und zu neuer Blüte führen zu können. Der Historiker Martin Kukowski begab sich nun auf eine »Spurensuche Ost«, wie auch der Titel seiner Veröffentlichung lautet, die in zwei Kapitel gegliedert ist: Zunächst wird die Geschichte der Auto Union thematisiert, und zwar von deren Entstehung über die Aufschwungszeit und den Zweiten Weltkrieg bis hin zur Zerschlagung und der letztendlichen Reorganisation des Betriebs. Das zweite Kapitel widmet sich dann den verbliebenen Spuren: Während einige Gebäude eine Renovierung und Umnutzung erfuhren, wurden andere dem Verfall überlassen. All das wird hier sachkundig geschildert, wobei Archivaufnahmen sowie aktuelle Fotos von Stefan Warter die Szenerie quasi untermalen. Nach dem Zweiten Weltkrieg waren noch zahlreiche Exemplare der 1948 aufgelösten Auto Union auf deutschen Straßen unterwegs. Der Bedarf an Ersatzteilen und Neuwagen war natürlich groß, so dass 1949 die Gründung Auto Union GmbH in Ingolstadt erfolgte, aus der später die heutige Audi AG hervorging.

Ralf Friese lädt mit seiner Publikation wiederum zu einer Entdeckungsreise nach Ingolstadt ein, deren Mittelpunkt die wenigen erhaltenen sowie die längst abgebrochenen Bauwerke bilden – beides Relikte, die das Unternehmen in seinen Anfangsjahren als Produktionsstätten zu nutzen wusste. Die meisten von ihnen sind frühere Militäranlagen aus der Festungszeit des 19. Jahrhunderts oder der Wiederaufrüstung in den 1930er Jahren und befinden sich in der nördlichen Innenstadt und an der Peripherie Ingolstadts, sowohl Kasernen und Baracken als auch ehemalige Pferdeställe, ein Pferdekrankenhaus und eine Heeresbäckerei umfassend. Der Text ist in diesem Fall nicht minder sachkundig, thematisch abgerundet und zudem aufgelockert wird er durch Fotos, Dokumente und Architekturpläne aus Archiven, die es in Kombination mit den Beschreibungen ermöglichen, die Entwicklung der

GmbH von den Anfängen im Proviantamt über die Gebäude der Zwei- und Lieferwagenfertigung auf dem »Bananengrundstück« an der Esplanade bis zur Kundendienstwerkstatt am »Brückenkopf« fast lückenlos nachzuvollziehen. »Die Auto Union AG. Spurensuche Ost« von Martin Kukowski hat 160 Seiten, wartet mit 144 Abbildungen auf und kostet 24,90 €, im Übrigen genauso viel wie Martin Frieses »Auto Union GmbH. Spurensuche Ingolstadt«, die 144 Seiten und 247 Abbildungen aufweist. Beide Bücher sind im Delius Klasing Verlag erschienen und im Buchhandel oder eben direkt über den Verlag erhältlich. www.delius-klasing.de

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Überarbeiteter Leitfaden des Beuth Verlags

Ingenieurbaukunst in Baden-Württemberg Architekturführer existieren viele, Orientierungshilfen über und zu Ingenieurbauwerken sind hingegen noch immer eine Seltenheit. Und so können, ja sollten sich jetzt alle an Baukunst und Baukultur Interessierten freuen, dass der von der Ingenieurkammer Baden-Württemberg herausgegebene Leitfaden »Ingenieurbauführer« mittlerweile in einer zweiten überarbeiteten Auflage erhältlich ist. In Summe 736 Seiten umfassend, stellt er letztlich über 100 realisierte Lösungen vor, die technisch und gestalterisch eine besondere Bedeutung für das Bundesland im Südwesten Deutschlands aufweisen. Da sich die 2019 erschienene Publikation nicht nur an Bauingenieure richtet, sind die Texte zwar wissenschaftlich fundiert, zugleich aber allgemeinverständlich formuliert worden. Wer sie liest, wird dementsprechend neben der Beschreibungen von Tragwerksstruktur und Konstruk-

tionsdetails auch auf Schilderungen von historischem wie städtebaulichem Umfeld stoßen. Die Gliederung der berücksichtigten Beispiele ist quasi typologischer Natur, das heißt, es finden sich hier Abschnitte zu Verkehrswegen, Brücken, Tunnel, Geschossbauten und Fassaden, Hallen, Überdachungen, Türmen, Behältern und Silos, Achterbahnen sowie zu Wasserbau, Landschaftsökologie und Renaturierung, Wassergütewirtschaft, erneuerbaren Energien, Wärmekraftwerken und Energietransport. Als Autoren werden auf dem Titel nun Jörg Schlaich, Matthias Schüller, Robert Pawlowski und Stephan Engelsmann genannt, außerdem erfolgte eine Aktualisierung der ausgewählten Projekte, erkennbar unter anderem an den Brücken für die Landesgartenschau 2014, dem Katzenbergtunnel, dem Zentralen Omnibusbahnhof Pforzheim, dem Aussichtsturm Herrenberg und dem Hauptklärwerk Stuttgart, die neu hinzukamen.

Das Buch kostet in gedruckter Form 69 € und in Kombination mit der »digitalen« Version lediglich 89,70 €, was den Kauf dieser Kombination nahelegen dürfte. www.beuth.de

Zweiradhistorie »im« Motorbuch Verlag

Geschichte einer Traditionsmarke Wer in den 1960er oder 1970er Jahren im Westen der Republik aufgewachsen ist, hatte mit Erwerb seines ersten Führerscheins, also kurz vor oder direkt nach dem 16. Geburtstag, eigentlich nur eine Wahl – nämlich die zwischen einer Hercules und einer Zündapp. Alle anderen, ohnehin eher seltener anzutreffenden Alternativen entfielen aus diversen Gründen, waren entweder nicht schnell genug und nicht (so) einfach zu reparieren, oder aber schlichtweg nicht en vogue. Einen Blick zurück in die mehr oder minder fernliegende Jugend werfen und sich zudem mit dem damals weniger interessant erscheinenden Aspekt der Firmengeschichte beschäftigen zu können, sollte also Neugierde wecken, und zwar nicht nur bei (älteren) »Bikern«. Zündapp, ursprünglich aus einem Rüstungsbetrieb hervorgegangen, feierte nach dem Ersten Weltkrieg große Erfolge in der Produktion praktischer Motorräder.

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

Während des Zweiten Weltkriegs lieferte der Hersteller dann Zweiräder und Gespanne an die Wehrmacht, bevor er in den 1950er Jahren die Fertigung wieder aufnahm und unter anderem mit den Zweitaktmodellen aus der DB- und SSerie sowie den Boxer-Gespannen an frühere Erfolge anknüpfen konnte. In den 1960er Jahren erfolgte hingegen eine Zäsur, indem sich der Schwerpunkt auf Mofas, Mokicks und Kleinkrafträder verlagerte, bis schließlich 1984 Konkurs angemeldet werden musste. Frank Rönicke, ein ausgewiesener Zweiradfachmann, der bereits über 40 Titel veröffentlicht hat, zeichnet hier ein umfassendes Porträt des fränkisch-bayerischen Herstellers und betrachtet dabei auch dessen unzählige Siege und »Podestplätze« im Geländesport. Die Lektüre der in Summe 224 Seiten macht deshalb Spaß, versorgt einen mit fundiertem Hintergrundwissen und lässt zugleich manche Motoren- und Fahrgestellentwicklung (retrospektiv) ein bisschen verständlicher anmuten. Dass der Autor über ein umfangreiches Fotoarchiv verfügt,

aus dem die ca. 400 berücksichtigten Abbildungen stammen, ist im Übrigen ein weiteres Indiz für die Qualität des ebenso erkenntnisvermittelnden wie anschaulichen, zum Preis von 34,90 € erhältlichen Buches aus dem Motorbuch Verlag. www.paul-pietsch-verlage www.motorbuch-versand.de

BRANCHENREGISTER BAUWERKSÜBERWACHUNG UND ERDBEBENSCHUTZ

mageba gmbh Im Rinschenrott 3a 37079 Göttingen info.de@mageba-group.com

BRÜCKENBELEUCHTUNG LED-HANDLAUF

LUX GLENDER GmbH Markomannenstraße 11 70771 Leinfelden-Echterdingen www.lux-glender.com info@lux-glender.com +49 711 47 07 88 00

BOLZENSCHWEISSGERÄTE

Köster & Co. GmbH Spreeler Weg 32 58256 Ennepetal Tel.: +49/23 33/83 06-0 Fax: +49/23 33/83 06-38 Mail: info@koeco.net www.koeco.net

Maurer SE Frankfurter Ring 193 D-80807 München Tel.: +498932394-0 Fax: +498932394-329 www.maurer.eu

BRÜCKENLAGER UND FAHRBAHNÜBERGÄNGE

Maurer SE Frankfurter Ring 193 D-80807 München Tel.: +498932394-0 Fax: +498932394-329 www.maurer.eu

mageba gmbh Im Rinschenrott 3a 37079 Göttingen info.de@mageba-group.com

KOPFBOLZEN

Köster & Co. GmbH Spreeler Weg 32 58256 Ennepetal Tel.: +49/23 33/83 06-0 Fax: +49/23 33/83 06-38 Mail: info@koeco.net www.koeco.net

Maurer SE Frankfurter Ring 193 D-80807 München Tel.: +498932394-0 Fax: +498932394-329 www.maurer.eu

mageba gmbh Im Rinschenrott 3a 37079 Göttingen info.de@mageba-group.com

4 . 2020 | BRÜCKENBAU

BRANCHENREGISTER LÄRMSCHUTZWÄNDE

R. Kohlhauer GmbH Draisstr. 2 76571 Gaggenau Tel.: 0 72 25/97 57-0 Fax: 0 72 25/97 57-26 E-Mail: info@kohlhauer.com www.kohlhauer.com

SCHWINGUNGSTILGER

Spezialist für Schwingungstilger für Brücken / Decken / Bühnen KTI Schwingungstechnik GmbH Tel.: 02104-8025 75 Fax: 02104-8025 77 info@kti-trautmann.com www.kti-trutmann.com

EXKURSIONEN UND TOUREN PLANUNG UND MODERATION VON FIRMENEVENTS

NICHTROSTENDE BEWEHRUNG

Swiss Steel AG Emmenweidstrasse 90 CH-6020 Emmenbrücke Tel.: +41 4 12 09 51 51 E-Mail: bauprodukte@swiss-steel.com www.swiss-steel.com

PROJEKTRAUM FÜR DMS, PLANUND NACHTRAGSMANAGEMENT

EPLASS project collaboration GmbH Schweinfurter Str. 11 97080 Würzburg Tel.: 09 31/3 55 03-0 Fax: 09 31/3 55 03-7 00 E-Mail: contact@eplass.de www.eplass.de

IHR EINTRAG INS BRANCHENREGISTER

BRANCHENREGISTER

... der informative Serviceteil im BRÜCKENBAU

Auf diesen Seiten könnte auch Ihr Eintrag im Branchenregister stehen. Die Stichwortüberschrift ist von Ihnen frei wählbar, wir benötigen lediglich Ihr Logo und die von Ihnen gewünschten Angaben zu Ihrem Unternehmen. Ein Bestellformular mit Informationen finden Sie auf unserer Homepage unter www.zeitschrift-brueckenbau.de. Für Fragen und weitere Informationen steht Ihnen gerne Frau Leitner zur Verfügung. Mail: brueckenbau@verlagsgruppewiederspahn.de oder Tel.: 06 11/84 65 15

BRÜCKENBAU | 4 . 2020

IMPRESSUM

BRÜCKENBAU ISSN 1867-643X 12. Jahrgang Ausgabe 4 . 2020 www.zeitschrift-brueckenbau.de Herausgeber und Chefredakteur Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn mwiederspahn@verlagsgruppewiederspahn.de Verlag

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

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 2020. Satz und Layout Christina Neuner Bilder Titel und Inhaltsverzeichnis Kunstwerk 21 der »Blankenbergverbindung« (A15/A24) © 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. Beilagen Die Gesamtauflage von Ausgabe 4 ∙ 2020 enthält eine Beilage von Bridge Drainage MA Elsloo, Niederlande, sowie eine Beilage der Lux Glender GmbH, Leinfelden-Echterdingen.

Foto: Neues Akropolis Museum, Athen/Griechenland

MAURER SIP -Adaptive ®

GLEITPENDELLAGER DER NEUESTEN GENERATION

Planen Sie mit maximaler Erdbebensicherheit: Weniger Anfahrwiderstand, weniger Bauwerksbeschleunigung, weniger Verschleiß: Das 3-in-1-System der MAURER SIP®-Adaptive Gleitpendellager schützt besondere Gebäude wie Krankenhäuser, Schulen, Forschungsinstitute, Regierungsgebäude und Museen noch besser – und länger. Der Isolator übersteht sogar 5 MCE Ereignisse.

MAURER SE | Frankfurter Ring 193 | 80807 München Telefon +49.89.323 94-0 | Fax +49.89.323 94-306 | www.maurer.eu

forces in motion

Brückenbau 4/2020

Articles inside

Produkte und Projekte

Branchenregister

Sanierung der Carolabrücke in Dresden

Impressum

Neubau der Fruttlibrücke am Fuß der Rigi

Klappbrücke Dronryp als Kanalquerung