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Fußgängerbrücke über den "Langen See"

Ingolf Pompe

Ausgewählte Einreichung
'Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2019'
schlaich bergermann partner

Erläuterungsbericht zur Einreichung beim 'Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2019' von schlaich bergermann partner

Aufgabenstellung
Das „Flugfeld“ ist ein Konversionsprojekt der Städte Böblingen und Sindelfingen auf dem Gelände des ehemaligen württembergischen Landesflughafens. Nach 50 Jahren militärischer Nutzung wurde dieses in ein Wohn- und Gewerbegebiet umgewandelt. Als Reminiszenz an die Geschichte des Ortes wurde im Zentrum des Wohngebietes der sogenannte „Lange See“ angelegt, der die Form (rund 800 m lang und im Mittel 45 m breit) einer Landebahn nachempfindet. Am nördlichen Ufer ist eine Promenade einschließlich einer seenahen Bebauung vorgesehen, an das südliche Ufer mit seiner Schilfzone schließt sich ein Landschaftspark an. Für den Entwurf an dieser prominenten Stelle war es wichtig nicht nur eine zentrale Verbindung der nördlichen mit den südlichen Bereichen des Flugfeldes bzw. mit der Böblinger Innenstadt sicherzustellen, sondern auch eine gestalterisch ansprechende und technisch anspruchsvolle Fuß- und Radwegbrücke zu schaffen.

Foto: Ingolf Pompe

Neben der verkehrsrelevanten Nutzung der Brücke bestand beim Bauherrn der Wunsch nach einem Bauwerk als Wahrzeichen des neuen Stadtteils. Gleichzeitig sollte der Überbau möglichst transparent gestaltet werden, um die Blickbeziehungen entlang des Sees nicht zu stören. Aus technischer Sicht war beim Entwurf zu berücksichtigen, dass am Nord­ufer der für Gründungen zur Verfügung stehende Raum durch die direkt am See verlaufende Promenade und dem als Uferbauwerk dienenden Fangedamm sehr begrenzt ist. Zudem war der künstlich angelegte See bei Baubeginn bereits geflutet. Es war daher nicht möglich, Pfeiler für das Bauwerk und Traggerüste zur Montage im See vorzusehen, da sonst die Grundabdichtung des Sees beschädigt worden wäre.

Lösungsweg
Entstanden ist eine asymmetrische Schrägseilbrücke mit doppelt gekrümmtem Pylon, Seilen in Harfenanordnung und einem als Verbundkonstruktion ausgeführten Überbau. Die Gestaltung des Pylons bietet gleichzeitig auch statische Vorteile: Durch die Krümmung kann die Biegebeanspruchung der Pylonbeine infolge der in Harfenform angeordneten Schrägseile reduziert und somit die Querschnittsgröße minimiert werden. Die auftretenden Querlasten werden so durch stetiges Umlenken der Normalkraft abgetragen weshalb die Brücke im statischen Sinne als eine rückverankerte Bogenbrücke angesehen werden kann.

Der Überbau ist als Verbundkonstruktion ausgeführt, bestehend aus einem Bodenblech mit an dessen Längsrändern angeordneten hohlprofilartigen Randträgern und der dazwischenliegenden Betonergänzung. Diese Randträger, an welchen die Seilanschlusslaschen angeschweißt sind, garantierten ausreichend Steifigkeit und Tragfähigkeit während des Bauens. Durch die an eine Tragfläche erinnernde Ausformung des Überbauquerschnitts und dessen glatte Untersicht entsteht eine Reminiszenz der Brücke an die Vergangenheit des Standortes als Flugplatz. Gleichzeitig bietet die gewählte Konstruktion des Überbaus auch statisch konstruktive Vorteile: Die wannenförmige Ausbildung des Stahlteiles des Überbaus mit Randträgern ermöglichte dessen Nutzung als verlorene Schalung. Hierdurch konnten zusammen mit einer abschnittsweisen Montage die zu hebenden Lasten auf eine Größe gebracht werden, die durch übliche Mobilkräne gehoben werden konnten. Im Gegensatz zu einer reinen Stahllösung hat die Verbundplatte durch ihr höheres Eigengewicht zudem Vorteile hinsichtlich des dynamischen Verhaltens. Die Sicherung des Verbundes erfolgt über Kopfbolzendübel. Außerdem wurden auf das Bodenblech rund 100 mm hohe Quersteifen im Abstand von 600 mm aufgeschweißt. Hierdurch erhält das Bodenblech ausreichend Steifigkeit und Tragfähigkeit in Brückenquerrichtung, um die Frischbetonlasten zu den Randträgern hin abtragen zu können. Am südlichen Widerlager weitet sich der Überbau in seiner Bauhöhe auf und geht in den Widerlagerblock über. Der Überbau wird dadurch monolithisch mit dem Widerlager bzw. der Gründung verbunden. Am nördlichen Widerlager ist hingegen eine Dehnfuge ausgebildet, da hier durch zwei Querkraftdorne nur Querkräfte an das dortige Widerlager übertragen werden.

Ein Kreisbogen in der Seitenansicht und zwei Geraden in der Queransicht bilden die geometrische Grundlage für die doppelt gekrümmten Pylonbeine, die als polygonalisierte, trapezförmige Stahlhohlkasten mit veränderlicher Bauhöhe (h=560–800 mm) ausgeführt sind. In den Polygonpunkten befinden sich Querschotte, an welchen die Seile angebolzt und die Bleche des Trapezquerschnittes mittels durchgeschweißer Nähte angeschweißt wurden.  Infolge der Polygonalisierung der gekrümmten Geometrie und der Beachtung einer konstanten oberen Flanschbreite sowie eines konstanten Neigungswinkels der äußeren Stegbleche konnten rein ebene Bleche (t=20 mm–40 mm) verwendet werden. Somit waren trotz der doppelt gekrümmten Pylongeometrie keine gekrümmten bzw. verwundenen Bleche erforderlich.
An der Pylonspitze vereinigen sich die beiden Pylonbeine zu einem trapezförmigen Querschnitt. In diesem Bereich werden die zwei Rückspannseile durch eingeschlitzte Längsschotte angeschlossen. An den beiden Pylonfüßen sind Doppellaschenverbindungen ausgeführt. Neben der biege- und torsionssteifen Verbindung der beiden Pylonbeine am Pylonkopf dienen diese als Gabellagerung wirkenden Doppellaschenverbindungen der Stabilisierung des Pylons gegen ein „Durchschlagen“ der Pylonbeine. Die Schrägseile wurden als offene Spiralseile (d=28 mm) aus rostfreiem Stahl mit Spannschlössern am unteren Ende ausgeführt. Die Stützung des Überbaus durch ein Seilpaar erfolgt alle drei Meter. Die beiden Rückspannseile wurden aus vollverschlossenen Seilen mit einem Durchmesser von 90 mm gefertigt.

Als Geländer wurde ein Seilnetz aus rostfreiem Stahl gewählt, um ein Maxi­mum an Transparenz zu erreichen. Der obere Abschluss des Geländers wird durch einen kombinierten Edelstahl-Holz-Handlauf gebildet, in welchen die LED-Linienleuchten zur Beleuchtung der Brücke integriert sind. Die Unterkonstruktion des Handlaufs besteht aus einem gekanteten rostfreiem Stahlprofil, das gleichzeitig als Träger der LED-Elemente dient.

An der konstruktiven Schnittstelle zwischen den Bauteilen des Beton- und Stahlbaus wurde bezgl. geometrischer Toleranzen erfolgreich der folgende Lösungsansatz gewählt: Zur Sicherstellung der korrekten geometrischen Lage der im Raum geneigt liegenden Gewindestangen, mit welchen die Pylonfüße an die Gründung angeschlossen werden, kamen Stahlschablonen als exakte Abbilder der Pylonanschlussdetails zum Einsatz.

Der Pylon wurde aufgrund seiner Abmessungen in zwei Teilen zur Baustelle gebracht, die vor Ort miteinander verschweißt wurden. Danach wurde dieser mit Hilfe von zwei Mobilkränen aufgerichtet, die Pylonfußdetails sowie die Rückspannseile eingebolzt. Die Montage des aus Transportgründen in drei Segmente aufgeteilten Überbaus erfolgte im Freivorbau. Die einzelnen Überbausegmente wurden mittels Mobilkran nacheinander eingehoben und miteinander vor Ort verschweißt. Der Pylon und die Schrägseile bildeten hierbei die Montagehilfskonstruktion. Nach Fertigstellung der Verschweißungen der Überbausegmente und dem Anschluss des Überbaus am nördlichen Widerlager wurden die Seillängen bzw. Kräfte in den Schrägseilen auf die für diesen Bauzustand berechneten Soll-Werte eingestellt.
Aufgrund der kleinen Seildurchmesser konnte eine Seilwaage zur Messung der Seilkräfte herangezogen werden. Parallel dazu erfolgte eine Messung der Höhenlage des Überbaues. Ergab der Vergleich der Messwerte mit den entsprechenden Soll-Werten, dass Seillängen anzupassen waren, konnten mit Hilfe einer Spanneinrichtung aus Gewindestangen und Hohlzylinderpressen die Spannschlösser entlastet und durch händisches Nachdrehen der Gewindehülse der Spannschlösser die Seillänge angepasst werden. Aufgrund der statischen Unbestimmtheit des vielfach seilgestützen Überbaues musste dieser Vorgang zwischen ein- und dreimal je Seil durchgeführt werden.
Danach wurden die oberen Bewehrungslagen des Überbaus eingelegt und der Einbau des Betons in vier Abschnitten im ein wöchentlichem Abstand vorgenommen. Nach Aufbringen des Gehbahnbelages sowie der Installation des Geländers einschließlich der Beleuchtung wurde die Brücke nach Fertigstellung der Zuwegung am 30.09.2016 eröffnet

Der Pylon wurde aufgrund seiner Abmessungen in zwei Teilen zur Baustelle gebracht, die vor Ort miteinander verschweißt wurden. Danach wurde dieser mit Hilfe von zwei Mobilkränen aufgerichtet, die Pylonfußdetails sowie die Rückspannseile eingebolzt. Die Montage des aus Transportgründen in drei Segmente aufgeteilten Überbaus erfolgte im Freivorbau. Die einzelnen Überbausegmente wurden mittels Mobilkran nacheinander eingehoben und miteinander vor Ort verschweißt. Der Pylon und die Schrägseile bildeten hierbei die Montagehilfskonstruktion.  Nach Fertigstellung der Verschweißungen der Überbausegmente und dem Anschluss des Überbaus am nördlichen Widerlager wurden die Seillängen bzw. Kräfte in den Schrägseilen auf die für diesen Bauzustand berechneten Soll-Werte eingestellt. Aufgrund der kleinen Seildurchmesser konnte eine Seilwaage zur Messung der Seilkräfte herangezogen werden. Parallel dazu erfolgte eine Messung der Höhenlage des Überbaues. Ergab der Vergleich der Messwerte mit den entsprechenden Soll-Werten, dass Seillängen anzupassen waren, konnten mit Hilfe einer Spanneinrichtung aus Gewindestangen und Hohlzylinderpressen die Spannschlösser entlastet und durch händisches Nachdrehen der Gewindehülse der Spannschlösser die Seillänge angepasst werden. Aufgrund der statischen Unbestimmtheit des vielfach seilgestützen Überbaues musste dieser Vorgang zwischen ein- und dreimal je Seil durchgeführt werden.

 

Zusammenfassung
Die gewünschte Fuß- und Radwegbrücke dient nicht nur als funktionale Verkehrsverbindung, sondern auch als identitätsstiftendes Bauwerk für den neu enstehenden Stadtteil. Als Brückentragwerk wurde eine asymmetrische Schrägseilbrücke mit harfenförmiger Anordnung der Seile gewählt, die durch ihre filigrane Anmutung die Zeichenhaftigkeit des Ortes betont. Mit der Brücke über den Langen See wurde ein gestalterisch ansprechendes und technisch anspruchsvolles Ingenieurbauwerk mit hohem Wiedererkennungswert geschaffen. Stahl wurde für die Brücke als gestaltprägendes Material verwendet, um die gewünschte, filigrane Erscheinung der Konstruktion realisieren zu können.

Ein besonderes Merkmal ist die Gestaltung des Pylons: die beiden Pylonbeine sind sowohl in der Draufsicht als auch in der Seitenansicht gekrümmt. Sie vereinigen sich an der Pylonspitze, wo die Rückspannseile angeschlossen sind. Die Krümmung des Pylons führt zu einer vorteilhaften Minimierung der Biegebeanspruchung. Er wurde aus trapezförmigen Stahlhohlkastenquerschnitten ausgeführt. Durch die geschickte Ausgestaltung der Querschnittsgeometrie ließ sich der Pylon trotz seiner doppelt gekrümmten Form aus ebenen Stahlblechen herstellen.

Der Brückenüberbau ist eine Verbundkonstruktion aus einem wannenförmigen Stahlquerschnitt mit einer Stahlbetonfüllung, versehen mit einem rutschfesten Kunststoffbelag. Die Stahlquerschnitte wurden in drei Segmenten eingehoben. Der Überbau ist monolithisch mit dem südlichen Brückenwiderlager auf der Pylonuferseite verbunden; am nördlichen Ufer ist er längsverschieblich gelagert.

Das filigrane Tragwerk der Schrägseilbrücke lässt einen nahezu ungestörten Blick über die gesamte Länge des Sees zu. Die Asymmetrie führt zu einer Betonung des Südufers und setzt der geplanten dichten Bebauung des Nordufers ein markantes und zugleich leichtes Gegengewicht gegenüber.

Fertigstellung
2016
Ingenieur
Andreas Keil schlaich bergermann partner
Bauherr
Zweckverband Flugfeld Böblingen/ Sindelfingen