Zum Hauptinhalt springen

Rethebrücke Hamburg

Stefan Hesse

Preisträger
'Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2019'
Ingenieurbüro Grassl GmbH

Auszeichnung
'Preis des Deutschen Stahlbaues 2018'
Ingenieurbüro Grassl GmbH

Laudatio | Ingenieurpreis 2019

Die Doppelklappbrücke in Stahlbauweise überquert die Rethe mit einer für bewegliche Brücken enormen Spannweite von 104,2 m, wobei der Straßenverkehr und die Hafenbahn durch zwei voneinander unabhängig funktionierende Überbauten überführt werden können. Eine besondere Herausforderung war die Inbetriebnahme der elektrifizierten Bahnbrücke, die als europaweit längste Bahnklappbrücke gilt. Trotz der extremen Spannweite, verbunden mit großen Eigengewichts- und Verkehrslasten, zeichnet sich die Doppelklappbrücke durch eine sehr hohe gestalterische Eleganz aus. Ausgehend vom Bereich der Klappenspitzen mit vollwandigen Kastenträgern erfolgt nach 15m eine formschöne, kontinuierlich ausgebildete Aufweitung als Fachwerkträger in Richtung Widerlager. Obergurte, Untergurte und Diagonalen lassen den Kraftfluss der Doppelklappbrücke klar ablesbar werden. Mit nur 12 m Konstruktionshöhe am Hochpunkt über den Drehlagern, verbunden mit zurückhaltend formschönen Klappenkellern, ist die Erscheinung der Brücke äußerst gelungen.

Konstruktiv einzigartig ist die Lösung mit sich übergreifenden „Fingern“ an den Hauptträgerspitzen der Klappen beim Schließvorgang. Ohne ein sonst übliches angetriebenes mechanisches Verriegelungssystem, ist es bei der Rethebrücke möglich, allein durch den Formschluss der Finger, Querkräfte und Momente zu übertragen. Eine intelligente Steuerungs- und Regelungstechnik berücksichtigt hierbei die tatsächlich auftretenden Verformungsdifferenzen aus Temperatur und Bauwerkssetzung. Insbesondere diese innovative konstruktive Durchbildung, verbessert auch die Wirtschaftlichkeit über den Lebenszyklus signifikant.

Die in jeder Hinsicht anspruchsvolle Rethebrücke ist der würdige Preisträger Brückenbau 2019.

20.11.2018 | Die Jury

 

Laudatio | Preis des Deutschen Stahlbaues 2018

Die Rethebrücke besticht durch ihre klare, sich in einem bunten, ungeordneten Umfeld angenehm zurückhaltende Formensprache. Bei dem hochkomplexen Ingenieurbauwerk definieren sich die Baukörper über die jeweilige charakteristische Materialität zu einer geordneten Gesamtanlage. Die Leuchtkörper in den Drehachsen der Stahlflügel weisen auf die Dynamik der so erstmals ausgeführten Konstruktion hin. Die europaweit größte Klappbrücke mit Eisenbahnverkehr verjüngt sich vom Fachwerk über den Pfeilern zur Feldmitte hin in einen Vollwandträger. Das schlanke Funktionsbauwerk ist im geschlossenen wie im offenen Zustand von archaischer Grazie.

Über versetzte, gegenseitige Auflager im Stoßbereich der Klappen werden Feldmomente ohne aufwändige Verriegelung übertragen. Diese erstmals realisierte Ausführung besticht durch ingenieurmäßige Einfachheit. Ohne bewegliche Teile werden Wartung und damit Wirtschaftlichkeit und dauerhafte Nutzbarkeit verbessert.

Insgesamt strahlt das sich in vornehmen Stahlgrau zurücknehmende Bauwerk eine zeitlose, harmonische Vornehmheit in einer sonst heterogenen Umgebung aus.

 

Erläuterungsbericht von Ingenieurbüro Grassl GmbH zur Einreichung beim 'Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2019' und 'Preis des Deutschen Stahlbaues 2018'

Aufgabenstellung
Die Rethequerung liegt am südlichen Rand des inneren Hafengebietes und erfüllt verkehrlich eine wichtige Funktion als Hauptstraßenverbindung von/nach Süden in Richtung Harburg zur Autobahn A1 und zur 2. Süderelbquerung über die Kattwykbrücke Richtung A7. Eine überörtliche Bedeutung hat die Querung auch als Alternative für Hafenverkehre, die nicht die stark belastete und gelegentlich gesperrte Köhlbrandbrücke nutzen können. Auch für anliegende Hafenbetriebe ist die Rethequerung unabdingbar. Die Ansiedlung neuer Gewerbebetriebe auf der Hohen Schaar in den letzten Jahren macht die wirtschaftliche Bedeutung dieses Hafenstandortes deutlich. Daher war dieser auch zukünftig mit einer leistungsfähigen Verkehrsinfrastruktur an das Straßennetz des Hafens anzubinden.
 

Foto: Grassl GmbH

Die vorhandene Rethe-Hubbrücke verbindet die Straßen Rethedamm nördlich der Brücke mit der Hohe-Schaar-Straße im Süden. Nördlich der Rethe-Hubbrücke kreuzt die Hafenbahn im Bahnübergang (BÜ) 509 eingleisig den Rethedamm in Richtung Bahnhof Hamburg Süd bzw. VOPAK. Das Gleis der Hafenbahn liegt auf der östlichen Seite der Rethe-Hubbrücke. Südlich der Rethe queren die Gleisanlagen der Hafenbahn die Einmündung des Eversween in die Hohe-Schaar-Straße im BÜ 512 und zwischen Eversween und Blumensand befindet sich der eingleisige BÜ 511 für die Verbindung Bahnhof Hohe Schaar – Kalikai.
Aufgrund des schlechten Bauwerkszustandes der 1934 errichteten Rethehubbrücke und der zu geringen Durchfahrtsbreite von 42 m wurde seitens der zuständigen Hafenverwaltung Hamburg Port Authority AöR (HPA) entschieden, ein neues bewegliches, modernes Brückenbauwerk zu errichten. 
Eine nutzungsbedingte Besonderheit ist die parallele Überführung von Straße und Schiene in einem Bauwerk. Dies stellte besondere Anforderungen an die planenden Ingenieure.  
Durch die Anordnung von 4 Brückenklappen können beide Verkehrsträger unabhängig voneinander das Bauwerk nutzen. Dadurch optimiert sich die für den Hamburger Hafen so lebenswichtige Verfügbarkeit der Infrastruktur. 


Lösungsweg

Konstruktion und Gestaltung

Kern des Neubauprojektes im Hamburger Hafen ist der Ersatzneubau der Rethehubbrücke durch eine neue Doppelklappbrücke mit einer Spannweite von 104,2 m. Es setzt sich zusammen aus der beweglichen Brücke und den anschließenden Vorlandbrücken sowie den Dammstrecken für Bahn und Straße.
In den Brückenabschnitten besitzen Straße und Hafenbahn getrennte Überbauten, die je Achse auf gemeinsamen Unterbauten aufgelagert werden. Die beweglichen Brücken sind als zweiflügelige Klappbrücken in Stahlbauweise ausgebildet und weisen ein Gewicht von jeweils ca. 1400 Tonnen einschließlich des Gegengewichtes auf. Die Querschnittsbreiten wurden anhand der Anforderungen von Straße und Hafenbahn festgelegt. Die Gesamtbreite der Straßenbrücke zwischen den Geländern beträgt ca. 13,75 m, die der Bahnbrücke ca. 10,2 m. Der Querschnitt der Straßenbrücke ist geschlossen (als orthotrope Platte) und der Querschnitt der Bahnbrücke offen ausgeführt. 
Im Bereich der Klappenspitze sind die Hauptträger als Kastenträger ausgebildet. Nach ca. 15 m weitet sich der Kastenträger zu einem Fachwerkträger auf. Bis auf die Diagonalen ist der Hauptträger als luftdichtverschweißter Hohlkasten ausgebildet. Von der Klappenspitze weitet sich die Konstruktionshöhe von 2 m auf 12 m am Hochpunkt der Brücke über dem Drehlager auf. 
Die Unterbauten der Klappbrücken werden als Klappenpfeiler bezeichnet und wurden als Stahlbetonkonstruktion errichtet. Die Gründung erfolgte als tiefgelegte Flachgründung. Der Klappenpfeiler dient außerdem zur Aufnahme einiger maschinenbaulicher und elektrotechnischer Anlagen. 
Die Fahrbahnplatten für Straße und Bahn wurden im Bereich der Klappenkeller als sog. „WIB-Konstruktion (Walzträger in Beton)“ gebaut. Die Lagerung der Schienen auf der Klappbrücke erfolgte auf Stahlbrückenschwellen. Im Vorlandbereich und auf den Vorlandbrücken wurden Holzschwellen im Schotterbett angeordnet. Die Energieversorgung der Doppelklappbrücke erfolgt von einem Betriebsgebäude auf der Nordseite der Rethe. Die beiden Klappenpfeiler sind durch einen Düker (für Steuerungs- und Energieleitungen) verbunden. Das Öffnen und Schließen der Klappbrücken erfolgt durch insgesamt acht (je Klappenflügel zwei) ca. 17 m lange Hydraulikzylinder.

Foto: Stefan Hesse

Das so entstandene Brückenensemble aus Doppelklappbrücke, Vorlandbrücken und der südlich anschließenden Straßenbrücke über die Hafenbahngleise hat eine Gesamtlänge von ca. 450 m. Vor diesem Hintergrund kommt der Gestaltung dieses Ingenieurbauwerkes besondere Bedeutung zu. Gestalterische Sorgfalt bis ins Detail wertet die Brücke ihrer Bedeutung entsprechend auf. Sich über die gesamte Länge des Brückenbauwerks wiederholende Elemente, Farben und Materialien schaffen ein in sich geschlossenes Bild. Der an den südlichen Klappenpfeiler der Brücke angedockte Steuerstand und das Betriebsgebäude im Nordosten der Brücke ergänzen den Brücken- und Straßenbau in hochbaulicher Form. Der Heterogenität der Umgebung wird eine klare Formensprache mit reduzierten Farben und ruhigen Oberflächen entgegengesetzt. Die Oberflächen sollen in erster Linie Aufschluss über das Material geben, was dem Gesamtbild etwas Selbstverständliches gibt.
In der Seitenansicht des Brückenbauwerks wird die Linie der Kappen der Vorlandbrücken in den Randträgern der Wartungsstege der Stahlbrücken aufgenommen. Dieses durchlaufende Band zeichnet den Verlauf der Brücke nach und bindet die Abschnitte zu einer Einheit zusammen. An den Klappenpfeilern setzt eine auf Unterkante des „Bandes“ angeordnete Fuge im Beton die Linie fort. Nördlich der Klappbrücke werden Straße und Gleise durch eine entsprechende Ufermodellierung mit Hilfe von Uferwänden bis zur eigentlichen Brücke herangeführt. Die Linie entlang des Brückenverlaufs wird hier durch den die Spundwände nach oben abschließenden Holm fortgeführt. Alle Stahlteile wurden mit Eisenglimmerfarbe in einem mittleren Grauton gestrichen. Die im Licht schimmernde Oberfläche gibt einen Aufschluss über das Material Stahl und ist im weiteren Unterhalt der Brücke sehr beständig. Innerhalb der bunten und unruhigen Umgebung zwischen Industrie und Natur ist die Stahlfarbe bewusst dezent gewählt.

Die in den Klappenpfeilern sowie in den Körpern des Steuerstandes und des Betriebsgebäudes wiederkehrende Materialität und Oberflächenbeschaffenheit fasst die Elemente zusammen und betont das Bild der Zusammengehörigkeit der Gesamtanlage. Die nur gering variierende Farbigkeit der Bauteile und Materialien trägt zur Verstärkung dieses Eindrucks bei. Der flache Baukörper des Betriebsgebäudes liegt langgestreckt entlang der Straße nordöstlich der Rethedoppelklappbrücke. Die Außenhaut aus Beton greift die Materialität der Klappenpfeiler der Brücke auf und markiert die Zugehörigkeit zum Gesamtbauwerk. Eine Konkurrenz zu der offenen Form des Fachwerks der Klappbrücke in direkter Nachbarschaft wird bewusst vermieden. 
Der Steuerstand, von dem aus das Öffnen und Schließen der Klappbrücke ausgelöst und überwacht wird, ist an das südliche Widerlager angedockt. Er entwickelt sich geradezu aus dem Widerlager heraus und bildet mit ihm einen markanten, skulpturalen Körper. Der stark senkrecht orientierte Baukörper wirkt als Solitär, und bildet gleichzeitig einen Gegenpol zu dem horizontal liegenden Körper des Betriebsgebäudes.

Besondere Herausforderungen der Ausführung
Die Arbeiten an den Klappenpfeilern wurden in geschlossenen Baugruben mit rückverankerten Unterwasserbetonsohlen in direkter Nachbarschaft von sensiblen, setzungsempfindlichen und ständig unter Betrieb stehenden Bauwerken, wie der bestehenden Rethehubbrücke und Öl-/Diesel-/Stickstoffdükerleitungen eines Anrainers durchgeführt, so dass während der Bauarbeiten den Erschütterungen und den zulässigen Verformungen besonderes Augenmerk galt. Durch besonders schonende Bauweisen und eine ständige messtechnische Überwachung konnten Schänden vermieden werden.
Die Unterwasserbetonsohle der Klappenpfeiler war mit mehr als 200 Sohlankern gegen Auftrieb zu sichern. Im Endzustand tragen diese Verpresspfähle die Bauwerkslasten in die tragfähigen Bodenschichten ab und sichern so das aufgrund des anstehenden weichen Hafenbaugrunds setzungsempfindliche Bauwerk. 
Alle Brückenteile der Doppelklapp- und Vorlandbrücken wurden, mit Ausnahme der Vorlandbrücke Straße, im Juli 2014 mit einem 1000 Tonnen-Schwimmkran eingehoben und an die Drehlager der Klappenpfeiler montiert.
Bei der schlüsselfertigen Erstellung des Gesamtprojektes samt des Steuerstand und des Betriebsgebäude waren neben den Stahlbeton- und Stahlbauarbeiten auch Anlagen der Hydraulik, Maschinen- und E-Technik sowie die Programmierung der gesamten Steuerungs- und Automatisierungsvorgänge zu erstellen, was eine intensive Zusammenarbeit aller Fachgewerke erforderte.
Als besondere Herausforderung zeigte sich die Inbetriebnahme des Bahnteils der Doppelklappbrücke, die als europaweit längste Bahnklappbrücke gilt. 
Durch zahlreiche Sonderbauteile und noch dazu im Endzustand elektrifiziert, ist die Brücke ein Unikat, welches einem umfangreichen Genehmigungslauf ausgesetzt war, der zur Inbetriebnahme am 13. Dezember 2017 seine Bestätigung erfuhr - nachdem bereits im Juli 2016 die Straßenklappbrücke dem Verkehr übergeben werden konnte. 


Zusammenfassung

Besondere Ingenieurleistung

Die Wirtschaftlichkeit einer beweglichen Brücke wird noch viel stärker als bei festen Brücken von den Betrieb- und Unterhaltungskosten bestimmt. Insbesondere bewegliche Teile stellen bei jeder Klappbrücke die Schwachpunkte der Konstruktion dar. Will man die Wirtschaftlichkeit über den Lebenszyklus verbessern, so gilt es, diese beweglichen Teile zu reduzieren oder wenn möglich ganz auf diese zu verzichten. Die Rethedoppelklappbrücke stellt diesbezüglich einen Meilenstein dar. Erstmalig wurde bei einer so großen Klappbrücke gänzlich auf eine mechanische Verriegelung der Klappen in der Brückenmitte verzichtet. Konventionell wird ein wartungsintensives und anfälliges System genutzt, bei dem an diesem Punkt mittels elektrisch oder hydraulisch angetriebener Riegel Querkräfte und Momente übertragen werden. Durch die konstruktive Ausbildung der Hauptträgerspitzen der neuen Rethedoppelklappbrücke als Finger können ebenfalls Querkräfte und Momente durch das gegenseitige Übergreifen der Finger übertragen werden, indem sich beim Schließvorgang die Finger gegenseitig aufeinander abstützen. 
Für die Steuerung der Klappen beim Schließvorgang ist ein intelligenter Gleichlauf der Klappen erforderlich. Da die reale Position der Klappen durch unterschiedliche Temperaturverformungen oder Bauwerkssetzungen oder Steuerungsungenauigkeiten von der theoretischen Position abweichen kann, ist eine verlangsamte Fahrt am Ende des Schließvorgangs erforderlich. Durch eine eigens entwickelte spezielle und komplexe Steuerung kann sowohl eine unplanmäßige Kollision der Finger als auch eine Überlastung der Antriebe vermieden werden.
Positive Effekte der besonderen Ingenieurleistung
Durch die intelligente Brückenkonstruktion mit innovativer riegelloser Fingerkonstruktion werden bewegliche Teile und der Instandhaltungsaufwand minimiert. Zudem ermöglicht sie einen reibungslosen Verkehr der Nutzer des Hafens (Schiene, Straße und Schifffahrt). Wartezeiten im Hafen sind für die Volks- und Betriebswirtschaft ein erhebliches Hemmnis und wären ein Nachteil für den Hafenstandort Hamburg. Durch dieses moderne und in jeglicher Hinsicht redundant ausgelegte Bauwerk wird die Zukunft der Hafenentwicklung positiv beeinflusst. Die hydraulischen Antriebe sind wartungsarm, die Kreisläufe der Öle und Schmiermittel sind geschlossen. Eine Verschmutzung des empfindlichen Lebensraums Elbe kann ausgeschlossen werden. Die Rethedoppelklappbrücke ist ein Bauwerk für die Zukunft des Hafens und somit auch direkt für die gesamte Hansestadt Hamburg. Sie ist in vielerlei Hinsicht nachhaltig.


Nachhaltigkeit
Die Rethebrücke ist ein Bauwerk für die Zukunft des Hafens und somit auch direkt für die gesamte Hansestadt Hamburg. Sie ist in vielerlei Hinsicht nachhaltig. 

Die Brücke ist für einen Betrieb von 100 Jahren ausgelegt. Durch die intelligente Brückenkonstruktion mit innovativer riegelloser Fingerkonstruktion werden bewegliche Teile minimiert, die einen hohen Instandhaltungsaufwand nach sich ziehen. Dadurch können über den Lebenszyklus erhebliche Kosten eingespart werden. Zudem ermöglicht sie einen reibungslosen Verkehr der Nutzer des Hafens (Schiene, Straße und Schifffahrt). Wartezeiten im Hafen sind für die Volkswirtschaft ein erhebliches Hemmnis und Nachteil für den Hafenstandort Hamburg. Durch dieses moderne und in jeglicher Hinsicht redundant ausgelegte Bauwerk wird die Zukunft der Hafenentwicklung positiv beeinflusst.

Das Bauwerk ist durch seine zeitlose Gestaltung für die Betrachter logisch nachvollziehbar, attraktiv und klassisch zeitlos. Hier ist zu erwarten, dass auch noch in vielen Jahrzehnten das Bauwerk immer noch als zeitgemäß wahrgenommen wird. Durch diese positive Wahrnehmung des Bauwerks und seine Anziehungskraft wird auch die touristische Attraktivität des Hafens verbessert. Hamburg als eine der am meisten besuchten Städte Deutschlands ist mit der neuen Rethebrücke um eine Attraktion reicher. 

Durch den materialgerechten Einsatz der Baustoffe werden die Ressourcen gespart. Stahl bietet durch seine Recyclebarkeit hier Vorteile, die umfänglich genutzt wurden. 

Durch den geringen Energieverbrauch im Vergleich zu Bauwerken ähnlicher Abmessungen wird auch hier nachhaltig mit den Ressourcen umgegangen. Die hydraulischen Antriebe sind fast wartungsfrei, die Kreisläufe der Öle und Schmiermittel sind geschlossen. Eine Verschmutzung des empfindlichen Lebensraums Elbe kann ausgeschlossen werden. 

Durch die hohe, innovative technische Qualität des Bauwerks können die ökologischen, ökonomischen und soziokulturellen Qualitäten miteinander verbunden werden. Der Standort Hamburg Hafen wird nachhaltig gestärkt.

Fertigstellung
2017
Architekt
Winking + Froh Architekten BDA, Hamburg hamburg@winking-froh.de
Ingenieur
Ingenieurbüro Grassl GmbH, Hamburg hamburg@grassl-ing.de
Bauherr
Hamburg Port Authority AöR (HPA), Hamburg