Text von AS+P Albert Speer + Partner GmbH

Die Erweiterung bzw. Anbindung der neuen PTS–Trasse (Sky Line-Bahn) an den neuen Terminal 3 ist Teil des Infrastrukturprojektes Flughafenausbau Frankfurt/Main der FRAPORT AG. Sie verbindet die Terminals 1 und 2 mit dem neuen Terminal 3 auf der Südseite des Flughafens. Das vollautonom fahrende PTS–System soll die Minimum-Connecting-Time (MCT) auf der 5,6 km langen Trasse zwischen den 3 Terminals und der ÖPNV–Infrastruktur mit Fern-/Regionalbahnhof am nördlichen Flughafenareal optimieren, das Umsteigen erleichtern, die Passagierkapazitäten erhöhen und den Komfort sowie die Orientierung/Sicherheit verbessern.

Die PTS-Station (Endstation am Terminal 1) sowie die angegliederten Verbindungsgänge befinden sich auf Höhe der Ebene 03, um eine barrierefreie Erschließung der anzubindenden Bestandsgebäude zu ermöglichen und den darunter befindlichen Busverkehr auf Ebene 01 nicht zu tangieren. Die Stahlkonstruktion ist daher auf insgesamt 25 Stützen aufgeständert und im Norden und Süden durch die beiden Fahrbahntrassen begrenzt (Mittelbahnsteig). Die Anbindung des Sheraton-Hotels, des Terminal 1 sowie des Fernbahnhofs erfolgt über einen ca. 114 m langen, verglasten Verbindungsgang. Unterhalb der PTS-Station entsteht auf Ebene 01 ein neuer Busbahnhof mit 10 Haltepositionen. Terminal 3 und die neue Sky Line-Bahn werden am 22. April 2026 in Betrieb genommen.

Das gestalterische Konzept basiert auf einem Vorentwurf von Grimshaw Architects aus London. Die Weiterentwicklung sowie Umsetzung wurden von AS+P Albert Speer + Partner GmbH übernommen. Ähnlich einem Blätterdach sollte das Bauwerk die Vorfahrtsebene überspannen und die angrenzenden Bestandsgebäude miteinander verbinden, aber dennoch durch seine filigran wirkende Konstruktion viel Licht und Transparenz zu lassen. Das besondere gestalterische Element bilden die „Baumstützen“, deren Verästelungen die eigentliche Funktionsebene tragen.

Die PTS-Station, inkl. der Verbindungsbauwerke zum Bestand, ist als aufgeständerte Stahlkonstruktion konzipiert, die in ihrer Formensprache den Geist des zeitgenössischen Stahlbaus verkörpert. Das besondere Highlight bilden die „Baumstützen“, deren Formgebung Gestalt gebend für das Gesamtbauwerk ist. Insbesondere die „geschwungene“ Formensprache der Stützen von Modul 1 stellte sowohl an die statische als auch baukonstruktive Herstellung höchste Anforderungen an das fachliche und handwerkliche Knowhow aller Beteiligten.

Das Tragwerk von Modul 1 und Modul 3 bilden eine statische Einheit. Die Tragwerksplanung von Modul 1 war stark abhängig vom PTS-System / PTS-Fahrweg. Das ca. 100 m lange, und im Bereich der Station ca. 14,50 m breite und ca. 17,00 m hohe Modul 1 ist in mehrere Abschnitte unterteilt: Die eigentliche Station, den Zwischengang, die Technikebene und die Überdachung für den Busbahnhof auf der Ebene 01.

Das Achsraster des Rahmensystems der Station beträgt in Längsrichtung 8,00 m und in Querrichtung 9,75 m. Die in Höhe der Astgabel angeordneten Querriegel sind zur Erhöhung der Bauwerkssteifigkeit in Querrichtung zwingend erforderlich.

Das 114 m lange Modul 2 lässt sich in die Bauteile Baumstützen, Hauptgang und Seitengänge unterteilen. Die Maximalbreite des Bauwerks beträgt 11,17 m mit einer lichten Gangbreite von 6,80 m. Der Fertigfußboden des Verbindungsgangs in Ebene 03 befindet auf einer Höhe von ca. 10,19 m über OK Ebene 01, welche ebenfalls den Bestandshöhen des Übergabebauwerks Fernbahnhof und des Sheraton Hotels entspricht. Der Dachfirst liegt auf der Höhe von ca. 15,57 m über Bestandsoberkante von Ebene 01. Die Tragkonstruktion von Modul 2 bildet zusammen mit Modul 4 aus tragwerksplanerischer Sicht eine Einheit. Die Haupttragkonstruktion besteht aus raumhohen Dachwerkträgern, welche zusammen mit der Boden- und Deckenscheibe einen torsionssteifen Kasten ergeben. Die Konstruktion lagert auf drei im Abstand von 48,00 m angeordneten Stützen (TYP X) auf.

Die Wahl des Baustoffs Stahl war sowohl konstruktive Notwendigkeit als auch architektonisches Stilmittel – nur mit seiner hohen Tragfähigkeit, Formbarkeit und werkseitigen Vorfertigung geometrisch anspruchsvoller Bauteile konnte die architektonische Vision einer leichten und transparenten Tragstruktur umgesetzt werden. Die Ausführung erfolgte durch das Unternehmen Donges SteelTec GmbH Darmstadt.

Als charakteristisches Merkmal prägen dreidimensional geformte Baumstützen aus Stammbereich und Verästelung das Erscheinungsbild. Die Baumstützen sind als über die Höhe stark veränderliche, geschweißte Hohlquerschnitte ausgeführt, die im Stammbereich einen fließenden Übergang zwischen runder und eckiger Querschnittsform ermöglichen – eine fertigungstechnische Herausforderung.

Die Verschneidung der schräg geneigten Stützenäste wurde über präzise gefertigte Stahlgussknoten (Modul 1) bzw. aufwendig hergestellte Blechknoten (Modul 2) realisiert, die geometrisch komplexe Anschlussdetails ermöglichen und mittels komplexer 3D-basierter Berechnung nachgewiesen wurden. Die Fachwerk- und Rahmentragwerke von Modul 2 bis 4 verbinden große Spannweiten mit minimalen Querschnittsabmessungen durch eine Mischung aus geschweißten Hohl- und offenen sowie gewalzten Querschnitten. Die tragende Struktur wurde frühzeitig auf das Fassadensystem abgestimmt, um maximale Leichtigkeit und Transparenz zu ermöglichen.

Zusätzlich zu den architektonischen Anforderungen galt es, die dynamischen Beanspruchungen aus dem Zugverkehr sicher aufzunehmen, die Standsicherheit im Brandfall (Heißbemessung), montagetechnische Belange im laufenden Betrieb sowie den Nutzungskomfort infolge menscheninduzierter Schwingungen zu gewährleisten – eine gelungene Symbiose aus Ingenieurskunst und Ästhetik durch äußerst enge interdisziplinäre Zusammenarbeit.

Begrenzte Tragfähigkeit der unterbauten Ebene E01 und weiterlaufender Busbetrieb führten zu beengten Platzverhältnissen und großen Einschränkungen hinsichtlich Abmessungen und Tonnage der vorgefertigten Baugruppen. Die Baumstützen wurden in Einzelteilen auf Leergerüsten ausgerichtet und vor Ort mit höchsten Qualitätsanforderungen verschweißt.

Generell stellt die Verwendung des Baustoffes Stahl einen Beitrag zur Nachhaltigkeit des Bauwerks dar, weil Stahl durch seine Langlebigkeit, Wiederverwendbarkeit und vollständige Rezyklierbarkeit eine besonders ressourcenschonende Kreislaufnutzung ermöglicht.

Ressourceneffizienz

Die im Rahmen des konstruktiven Brandschutznachweises angewendete Heißbemessung (auf Grundlage von Naturbrandmodellen) ermöglicht eine passgenaue Auslegung der erforderlichen Brandschutzmaßnahmen auf die tatsächlich zu erwartenden Brandereignisse. Durch den rechnerischen Standsicherheitsnachweis konnte in weiten Bereichen des Tragwerks auf den Einsatz konventioneller Brandschutzmaßnahmen, wie Bekleidungen oder dämmschichtbildender Anstrichsysteme, verzichtet werden. Dies reduziert den initialen Ressourcenverbrauch erheblich.

Lebenszyklusbetrachtung

Die gewählte Stahlbauweise der PTS–Station mit einer Vielzahl an geschraubten Verbindungen ist modular und rückbaubar, sodass Bauteile wiederverwendet oder an veränderte Nutzungen angepasst werden können – ganz im Sinne des ‚Design for Re-Use‘ und der Kreislaufwirtschaft im Bauwesen sowie der sich am Flughafen Frankfurt am Main ständig wandelnden Anforderungen.

Wiederverwertung und Recyclingfähigkeit

Stahl kann unbegrenzt oft ohne Qualitätsverlust recycelt werden. Dadurch werden Rohstoffe geschont und CO₂-Emissionen deutlich reduziert. Wird der bei der PTS–Station eingesetzte Stahl nach Lebensdauerende des Bauwerks dem Wertstoffkreislauf wieder zugeführt, kann das verwendete Material durch die Verwendung erneuerbarer Energien als Rohstoff für die Erzeugung Grünen Stahls dienen.

Langlebigkeit und Flexibilität

Aufgrund des gewählten robusten Korrosionsschutzes ist von einer sehr langen Nutzungsdauer des Bauwerks bei recht geringem Instandhaltungsaufwand auszugehen. Die Rück- oder Umbaubarkeit der in weiten Teilen geschraubten Konstruktion ermöglicht die flexible Anpassung an sich wandelnde Nutzungsanforderungen. Die Beständigkeit gegen Witterung, Erdbeben und hohe Lasten reduziert den Bedarf an Neubauten oder Ersatzmaßnahmen.

Verwendung lokaler Ressourcen

Zur Erfüllung der hohen Qualitätsmanagement-Anforderungen legte die Auftraggeberin fest, dass die Fertigung und Produktion in Europa zu erfolgen hat. Die Gussknoten wurden in der Stahlgussfabrik Friedrich Wilhelms-Hütte, Mühlheim a. d. Ruhr gefertigt. Die Werk- und Montageplanung, Produktion sowie Fertigung vor Ort übernahm die Donges SteelTec GmbH, Darmstadt (Region Rhein–Main). Hierdurch konnten u.a. die Produktionsprozesse bereits im Werk der beiden Unternehmen mitbegleitet werden.

Gesundheitsschutz

Im Hinblick auf den Umwelt- und Gesundheitsschutz wurde der Einsatz einer lösungsmittelfreien, wasserbasierten Beschichtung gewählt, welche eine sehr geringe Emission und eine geringe Geruchsbelästigung aufweist und zudem biologisch abbaubar ist.

Innovation und Forschung

Die einzigartige Konstruktion des Gussknotens wurde durch Prof. Dr.-Ing. Max Spannaus (UniBw M, München) in Kooperation mit Krebs+Kiefer (K+K) konzipiert und begleitet. Die von K+K angewandte Heißbemessung (inkl. Naturbrandmodellen, Entrauchungs- und Entfluchtungssimulationen durch die Innius GTD GmbH) wurde in der Jahrestagung der Bundesvereinigung der Prüfingenieure für Bautechnik e.V. (BVPI) vorgestellt. Die Fachzeitschrift ‚Der Prüfingenieur‘ würdigte die Komplexität und Innovation.

Begrenzte Tragfähigkeit der unterbauten Ebene E01 und weiterlaufender Busbetrieb führten zu beengten Platzverhältnissen und großen Einschränkungen hinsichtlich Abmessungen und Tonnage der vorgefertigten Baugruppen. Die Baumstützen wurden in Einzelteilen auf Leergerüsten ausgerichtet und vor Ort mit höchsten Qualitätsanforderungen verschweißt. Die PTS-Station zeigt beispielhaft, wie ingenieurtechnische Präzision, materialgerechtes Bauen und architektonische Expression eine Einheit bilden können. Der Baustoff Stahl ermöglichte eine Konstruktion, die trotz ihrer Komplexität leicht, reversibel und dauerhaft ist.

In einem höchst komplexen Umfeld, unter laufendem Flughafenbetrieb, über vollständig unterbauten Ebenen mit knappen statischen Reserven und mit den daraus folgenden großen Spannweiten, ist ein Bauwerk entstanden, das technische Präzision, funktionale Leistungsfähigkeit und architektonische Haltung in bemerkenswerter Weise vereint. 

Materialgerecht und konsequent wird Stahl hier als tragende Idee eingesetzt: Die raumhohen Fachwerkträger und das modulare Tragwerk ermöglichen große Spannweiten bei schlanken Querschnitten. Die charakteristischen Baumstützen, mit ihren dreidimensional geformten, geschweißten Hohlquerschnitten und innovativen Knoten aus Stahlguss, kombinieren ingenieurtechnische Kreativität mit einer starken architektonischen Geste.  

Besonders hervorzuheben ist das Brandschutzkonzept: Mittels Heißbemessung auf Basis von Naturbrandszenarien und CFD‑Simulationen werden realistische Brandverläufe berücksichtigt. So konnte in großen Bereichen auf konventionelle Bekleidungen verzichtet werden. Dies bedeutet einen erheblichen Gewinn für Ressourceneffizienz, Wartungsfreundlichkeit und Gestaltqualität des sichtbaren Stahltragwerks. 

Die PTS‑Station Terminal 1 zeigt, wie unter schwierigen Randbedingungen eine innovative, wirtschaftliche und zugleich ästhetisch überzeugende Stahlkonstruktion entstehen kann.