Text von Dr. Gollwitzer – Dr. Linse und Partner, Beratende Ingenieure im Bauwesen mbB

Im Rahmen des Freizeitprojekts „Naturerlebnis Wäldla“, sollte mit einem 40 m hohen Aussichtsturm ein neues Wahrzeichen für den Frankenwald entstehen. Dem Thema „Wald“ folgend, basierte der gestalterische Entwurf der örtlichen Architekten auf der Abstraktion eines teilweise aufgehenden Tannenzapfens ohne vertikale Stützen.

Dieser gestalterische Grundentwurf aus rautenförmigen Vierecken und damit einem statisch innerlich verschieblichen System (Jägerzaun) stellte zunächst die größte statische Herausforderung dar. Theoretisch wäre das nur durch eine materialintensive, komplett biegesteife Ausbildung aller Knoten, als verschraubte großformatige Kopfplattenknoten oder durch zeitintensive Baustellenverschweißungen aller Knoten, umsetzbar gewesen. Eine erste statische Berechnung ergab, eine vertikales „Schrumpfen“ von 500 mm, rein aus Eigengewicht. Die Lösung bestand darin das System in dreiecksförmiges Fachwerk zu überführen, ohne dabei die Rautenoptik merklich zu stören. Vertikale Stützen wäre die klassische, einfachste Lösung gewesen. Schlanke, unauffällige, horizontale Ringe im Durchmesser 75mm, waren die geschicktere Alternative. Dadurch konnten die ursprünglich kalkulierten Stahlmassen von 200 to auf 110 to reduziert werden.

Im Grundriss bildet der Turm ein dreifach symmetrisches Sechseck mit drei kurzen Seiten und drei doppelt so langen Seiten. An den kurzen Seiten des Sechsecks, liegen die „aufgeklappten“ 12 Zwischenpodeste, an den langen führen die Treppenläufe nach oben. Ähnlich einer Wendeltreppe, windet sich die Treppe, außen um den Turm herum. Die Länge eines Treppenlaufs ergab die Grundgeometrie des Turms.

Die weit auskragenden, spitzwinkligen Zwischenpodeste waren eine weitere Herausforderung. Eine klassische Einspannung hätte unbeherrschbare Querbiegungen im Turm-Zylinder erzeugt. Durch zusätzliche, dünne V-Abstrebungen in Verlängerung der Wirkungsline der Fachwerkdiagonalen des Turms, konnten die Anschlusskräfte rein als Normalkräfte in das Turmfachwerk eingeleitet werden.

Die komplett vorgefertigten Treppen wurden zwischen zwei Podestkonstruktionen eingehängt.

Den Abschluss des Turms bildet die großzügige, ca. 104m² große Aussichtsplattform auf 40m Höhe mit einer mittig erhöhen Liegeinsel und Fahnenmast.

Die größte statische Herausforderung jedes schlanken Turms, sind hohen einwirkenden Windkräfte mit daraus resultierenden, einseitig abhebenden Kräften. Die Fundamentierung wurde hier nicht, wie bei Windkraftanlagen üblich, mit einer „toten“, dicken Betonscheibe beschwert, sondern durch einen überschütteten, 6-eckigen, 40 cm dicken Fundamentring auf dem Felshorizont in 2,9 m Tiefe. Ausgehend von dem Fundamentring, führen 9 Fundamentstützen an die Geländeoberkante. Um die auftretenden Spreizkräfte aus dem Turm ringförmig kurzzuschließen, wurde zusätzlich knapp unter Gelände ein horizontaler Stahlbeton-Zugring angeordnet. Der Stahlbauer fand einen Betonköcher vor, indem er seine Fußteile nachträglich vergießen konnte.

Konstruktionsentscheid war – bedingt durch die Förderbedingungen – ein extrem kurzer terminlicher Rahmen von 2 Jahren zwischen Planungsbeginn und Fertigstellung. Der Turm musste daher in leicht montierbare, transportable und verzinkungsfähige, sowie hochgradig vorgefertigte Bauelemente konzipiert werden.

Der gesamte Turm besteht aus nur 6 verschiedenen Elementtypen. Am Boden wurden die Einzelelemente zu jeweils 3,07m hohen „Ringschüssen“ vormontiert und nach Fertigstellung mehrerer Ringschüsse wurden diese mit einem Autokran aufeinander gehoben und verschraubt. Somit konnte für die Monteure die Arbeitszeit in großer Höhe deutlich reduziert werden. Auch die Treppen und Podeste wurden inklusive Geländer und Belag als vollständige Elemente eingehoben und montiert, sodass der Turm bereits während der Bauzeit mit seiner endgültigen Absturzsicherung begehbar war.

Durch Elementierung in kleinformatige Grundelemente von 2,37 x 3,07 m konnte, im Gegensatz zu großformatige Stahl-Brückenbauelementen, der Turm werkseitig verzinkt und damit dauerhaft geschützt werden. Durch die zusätzliche Duplexbeschichtung aller Stahlbauteile des Turms, war es möglich eine, im Grunde wartungsfreie Konstruktion zu schaffen, die auch den optischen Ansprüchen der Architektur genügt.

Die Holzbeläge der Podeste und Geländeausfachungen sind so konstruiert, dass sie auf Abstand zum Stahl hinterlüftet sind und oberseitig leicht ausgetauscht werden können.

Bei dem 40 m hohen Aussichtsturm auf dem Pressecker Knock greifen Architektur und Ingenieurbau idealtypisch ineinander: Eine im Grundriss sechseckiges, tragendes Stahlfachwerk wird durch umlaufende Treppenläufe und Aussichtsplattformen zum Dreieck komplettiert. Geometrisch schlüssiger lassen sich die beiden Grundfunktionen jedes Aussichtsturms – Abtragung der Lasten und vertikale Bewegung der Nutzer – nicht abbilden. Mit wenigen, gezielten Eingriffen ist es den Ingenieuren gelungen, die Entwurfsidee der Architekten in eine statisch effiziente Form zu überführen, ohne die Ästhetik in Mitleidenschaft zu ziehen. Der Lohn der Überarbeitung waren eine deutlich filigranere Form und nahezu eine Halbierung der Stahlmasse. Auch beim Betonfundament ist der Materialaufwand minimiert. 

Die modulare Stahlkonstruktion besteht aus nur 6 unterschiedlichen Elementen. Am oberen Ende des Turms ist sie statisch überdimensioniert, aber aufgrund der durchgehenden Verwendung einheitlicher Standardprofile dennoch wirtschaftlich. Die überall gleiche Länge und Stärke der Profile und die einheitlichen Verbindungselementen erleichtern die Nachnutzung der Konstruktion auch ohne ein Einschmelzen. Die Duplexbeschichtung der Stahlbauteile ist zwar energieintensiv, aber angesichts des exponierten Standorts die richtige, weil langlebigere Wahl. In den Augen der Jury setzt der Aussichtsturm das Prinzip „form follows function" beispielhaft um. Jedes Element erfüllt einen klar ablesbaren Zweck, nichts ist zu viel, die schlüssige Entwurfsidee wurde überzeugend umgesetzt – ein würdiger Sieger im Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaus.