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Geschweißte Knoten machen Brücken kostengünstiger
Erste voll verschweißte Straßenbrücke aus Großrohren
Düsseldorf, 30. Juni 2009 - Die Münchner Ingenieurgesellschaft SSF Ingenieure ist für eine die A73 überspannende Stahl-Verbundbrücke mit dem Stahl-Innovationspreis 2009 in der Kategorie „Bauteile und Systeme aus Stahl für das Bauen" ausgezeichnet worden. Erstmals in Deutschland wurden großformatige Rohre bei einer voll verschweißten Fachwerk-Straßenbrücke eingesetzt.
Am Nordrand des Maintals in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Bildungszentrum Kloster Banz und der Wallfahrtskirche Vierzehnheiligen in Oberfranken überspannt eine Straßenbrücke einen weithin sichtbaren 20 m tiefen Geländeeinschnitt der Autobahn A73. Sie wurde im Dezember 2008 offiziell für den Verkehr freigegeben und ist Deutschlands erste voll verschweißte, integrale Verbundbrücke aus großformatigen Rohren. Die Besonderheit des von der Ingenieurgesellschaft SSF realisierten Bauwerks besteht in der Synthese aus moderner Architektur, innovativer Konstruktion, wirtschaftlicher Fertigung und dauerhaft wartungsarmer Unterhaltung.
Stahl-Verbundtragwerk
Zwei im Querschnitt leicht geneigte Fachwerkträger mit einer Spannweite von jeweils 90,82 m (Untergurt) und 101,77 m (Obergurt) bilden den filigranen, stützenfreien Tragrahmen, der voll in die massiven, in die Böschungen integrierten Widerlager eingespannt ist. Die Lasteinleitung des insgesamt 122,62 m langen Brückenbauwerks in den Untergrund erfolgt über Großbohrpfähle mit einem Durchmesser von 1,20 m. Entsprechend dem Kräfteverlauf dieser integralen Bauweise ohne Fugen und einspannungsfreie Auflager, variieren die Trägerhöhen der Fachwerke zwischen 5,80 m im Randbereich und lediglich 2,30 m in Feldmitte. Im Zusammenspiel mit dem leicht gewölbten Fahrbahnverlauf erscheint das bogenförmige Bauwerk überaus feingliedrig und passt sich harmonisch in die Landschaft ein.
Optisch leicht durch Rohre
Die Rohrprofile der Ober- und Untergurte mit Durchmessern von 508 mm bzw. 813 mm bei Wanddicken von bis zu 50 mm wirken trotz ihrer Ausmaße geradezu linienhaft auf den Betrachter. Etwas kleiner dimensioniert sind die Rohrprofile der Diagonalen. Über Kopfbolzendübel ist die 10,50 m breite, aufbetonierte Fahrbahnplatte mit einer Dicke von 30 bis 50 cm schubfest mit dem Stahltragwerk verbunden. Die zwischen den oberen Fachwerkknoten liegenden Querstreben gewährleisten zusammen mit dem Stahlverbundsystem die erforderliche Steifigkeit der Konstruktion.
Erstmals Schweißknoten eingesetzt
Im Straßenbrückenbau mit großen Spannweiten wurden Rohrkonstruktionen aufgrund fehlender Nachweismöglichkeiten der Betriebsfestigkeit in Deutschland bisher nur mit Gussknoten ausgeführt. Die Stäbe schließen dabei jeweils mit einem Vollstoß an jeden Knoten an. Da diese Bauweise aber relativ aufwendig ist, waren solche Brücken in der Vergangenheit kaum durchsetzbar und blieben trotz ihrer architektonischen und konstruktiven Vorteile eher die Ausnahme.
Erstmals wurde jetzt eine weit gespannte Brücke mit geschweißten Rohrknoten gebaut. Möglich machten das neue Nachweismethoden der Betriebsfestigkeit mit Strukturspannungsnachweisen, die an den Universitäten Karlsruhe und Delft entwickelten wurden und die Spannungsamplituden an den hoch beanspruchten Knoten exakt wiedergeben. Da die Fachwerkgurte über große Abschnitte ungestoßen durchgeführt werden können, reduziert sich die Anzahl der Schweißverbindungen deutlich. Weitere Merkmale der Knotenkonstruktion sind die optimierte Schweißnahtführung mit fließenden Übergängen von Stumpf- zu Kehlnähten ohne Schweißbadsicherung sowie der Verzicht auf eine Überlappung der Diagonalstäbe. Das Projekt wurde von mehreren Hochschulinstituten wissenschaftlich begleitet.
Vorfertigung und Bauausführung
Die 310 t schwere Konstruktion wurde werksseitig aus Baustahl der Güte S 355 vorgefertigt und beschichtet. Nach der Herstellung der Bohrpfahlköpfe erfolgte die Montage der Stahl-Verbundbrücke in nur wenigen Schritten: Die per Sondertransport angelieferten drei Segmente wurden eingehoben, auf zwei Montagetürme und die äußeren Lager aufgesetzt, ausgerichtet und in den Ober- und Untergurten stumpf verschweißt. Dann erfolgte die biegesteife Anbindung des Stahlfachwerks an die Widerlager, die anschließend bis unter die Brückenplatte aufbetoniert wurden. Fertigteilplatten zwischen den Obergurtträgern und Schalwagen im Bereich der Auskragungen bildeten die Schalung für die Herstellung der Fahrbahnplatte. Die Montagetürme trugen die Stahlkonstruktion bis zur endgültigen Fertigstellung des Stahl-Verbundsystems.
Ein wirtschaftliches Brückensystem
Durch die vereinfachte Planung mit neuen Berechnungsmethoden und die effiziente Fertigung und Montage konnten die Tragwerkskosten gegenüber herkömmlichen Stahlrohrbrücken mit Gussknoten erheblich gesenkt werden. Allein die Herstellung geschweißter Knoten ist um ca. 40 % kostengünstiger als die Fertigung von doppelt so schweren Gussknoten. Die übersichtliche und leicht zugängliche Konstruktion ist Garant für den wirtschaftlichen Betrieb des Bauwerks. Die neue Autobahnquerung stellt sowohl in gestalterischer als auch in funktionaler Hinsicht eine Bereicherung der deutschen Brückenlandschaft dar.
Kontakt:
Horst Woeckner
Stahl-Informations-Zentrum
Sohnstr. 65
40237 Düsseldorf
Tel: +49 (0)211 6707-849
Fax: +49 (0)211 6707-344
E-Mail: horst.woeckner@stahl-info.de
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