Stahlreport 2016.11

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Lifesteel Bericht Visualisierung der neuen Reussbrücke Grafik: Bänziger Partner AG Modernes Infrastrukturprojekt: Die neue Reussbrücke Gnadenthal Herausforderung für Konstruktion und Logistik Zahlreiche Schaulustige verfolgten wie unser Autor Klaus Vollrath im März 2016 die Vorgänge an der Baustelle für die neue Reussbrücke zwischen den Gemeinden Stetten und Niederwil (Schweiz), wo ein stattlicher Autokran die drei riesigen Segmente einer insgesamt 100 m langen Brücke nacheinander in Position brachte. Zunächst wurden die beiden Seitenteile mit Längen von je gut 40 m und einem Gewicht von fast 70 t an ihre Positionen auf je einem Widerlager am Ufer und einem Pfeiler im Flussbett gehievt, bevor dann das fast 40 t schwere Mittelteil in Millimeterarbeit dazwischen gehoben und mit dem Rest der Brücke verbunden wurde. Schon vier Wochen später konnte die für den Stahlbau zuständige Tuchschmid AG ihre Arbeiten abschließen und den Platz für die nächste Firma freimachen, welche die Betonplatte für die Fahrbahn aufbrachte. Die neue Konstruktion ersetzt eine mehr als 100 Jahre alte, völlig veraltete Nietenkonstruktion mit einspuriger Fahrbahn, einem nachträglich seitlich angeflanschten Fußweg und einer Tragfähigkeit von nur noch 3,5t. Damit genügte sie nicht mehr den heutigen Verkehrsanforderungen, benötigte zudem einen nicht mehr vertretbaren Wartungsaufwand und entsprach auch nicht mehr den Vorschriften des Hochwasserschutzes. Rund 70 m flussabwärts der alten Brücke entstand bis August 2016 eine moderne, zweispurige Stahl-Beton-Verbundbrücke mit integriertem Rad- und Fußgängerweg. Die neue, rund 100 m lange Brücke besteht aus einem zweifach gekrümmten, als Schweißkonstruktion ausgeführten Hohlkastenträger, der die Fahrbahnplatte aus Beton trägt. Dieser als Trog ausgeführte Träger ruht auf zwei im Fluss gegründeten Y-förmigen Betonpfeilern sowie auf Widerlagern auf beiden Flussufern. Als Werkstoff wurde ein wetterfester Stahl (S355W) gewählt, der aufgrund seiner Rostträgheit keinen Anstrich benötigt. Dies wirkt sich sehr positiv auf den künftigen Wartungsaufwand aus. Doppelt gekrümmt „Verglichen mit anderen Brücken ist dieses Bauwerk zwar nicht unbedingt riesig, weist aber dafür Besonderhei- Das Einheben des Mittelteils bildete den Höhepunkt der Montagearbeiten (links). In der Werkstatt wurde an mehreren Brückensegmenten gleichzeitig gearbeitet (rechts). Fotos, 3: Tuchschmid AG 46 <strong>Stahlreport</strong> 11|16
ten auf, die die Realisierung zu einer nicht alltäglichen und interessanten Aufgabe machten“, sagt Dipl.-Bauing. Urs Kern, Projektleiter der Tuchschmid AG in Frauenfeld. An erster Stelle ist dazu die doppelte Krümmung des Bauwerks zu nennen: Die Brücke ist um ihre Längsachse sowohl seitlich als auch vertikal gebogen. Die Berücksichtigung dieser Krümmungen erforderte einen entsprechend höheren Aufwand sowohl beim Zuschneiden der einzelnen Blechteile als auch bezüglich der Vorrichtungen und Stützkonstruktionen, die für das Verschweißen in korrekter Lage erforderlich waren. Die Stahlkonstruktion musste mit einer zusätzlichen Überhöhung von bis zu 140 mm ausgeführt werden, damit sich die vom Architekten gewünschte Geometrie erst dann einstellt, wenn die rund 350 t schwere Fahrbahnplatte aus Beton aufgebracht ist. Hinzu kam die logistische Herausforderung, denn die rund 100 m lange Gesamtkonstruktion war so groß, dass sie in der Werkstatt gar nicht im Ganzen hätte gefertigt werden können. Zudem wäre der Einsatz eines Krans, der ein solches Monstrum in einem Stück hätte bewältigen können, viel zu teuer geworden. Die Gesamtkonstruktion wurde daher aus insgesamt fünf einzelnen Segmenten gefertigt, die auf der Baustelle zunächst zu insgesamt drei größeren Teilstücken verschweißt wurden. Anschließend wurden zunächst die beiden Seitenteile mit dem Kran eingehoben und verankert. Krönender Abschluss war dann das Einheben des Mittelteils, das in Millimeterarbeit an Qualitätssicherung: Der einwandfreie Zustand der Schweißnähte wurde anhand eines genauen Prüfplans mithilfe von Ultraschallmessungen dokumentiert. Ort und Stelle gebracht und anschließend mit den beiden anderen Teilstücken zu einem durchgehenden Träger verschweißt wurde. Hunderte Einzelteile „Der trogförmige Träger der Brücke muss natürlich durch eine Reihe von Rippen, Verstrebungen und Verstärkungen ausgesteift werden“, so Urs Kern. Zu den Beanspruchungen der Brücke gehören neben den eigentlichen Belastungen durch den Verkehr und die Eigenlast auch die thermischen Spannungen, da sich das Material der Brücke durch Temperaturänderungen ausdehnt bzw. zusammenzieht. Deshalb wird auf dem Untergurt beispielsweise mittig eine durchgehende Längsaussteifung gegen Beulung eingeschweißt, die im Bereich der Pfeiler noch um zwei weitere Aussteifungen ergänzt wird. Insgesamt besteht die Brücke aus einem regelrechten Puzzle von mehreren hundert Blechteilen mit Wanddicken zwischen 15 und 50 mm. Diese Einzelteile wurden von einem spezialisierten Zulieferer mithilfe von Autogen- bzw. Plasmabrennern exakt auf Maß geschnitten und die Kanten nach Vorgabe vorbereitet bzw. angefast. In der Werkstatt der Tuchschmid AG begann dann im November 2015 die genau auf den geplanten Baufortschritt abgestimmte Fertigstellung der insgesamt fünf einzelnen Baugruppen mit Längen von bis zu 25 m und Gewichten von bis zu knapp 40 t. Die Arbeiten im Werk dauerten bis zum März 2016. Fertige Baugruppen wurden anschließend mit Spezialfahrzeugen just in time an die Baustelle geliefert. Schweißtechnische Fleißarbeit „Die Ausführung der eigentlichen Schweißarbeiten stellte von der verwendeten Technologie her keine besonderen Herausforderungen dar“, verrät Urs Kern. Beim Großteil der Nähte handelte es sich um die „klassische“ V- Naht, ergänzt durch eine gewisse Anzahl an X-, K- und Blechnähten. Zum Einsatz kam das seit Jahrzehnten bewährte Metall-Aktivgas(MAG)- Schweißen mit auf den Konstruktionswerkstoff abgestimmtem Drahtmaterial. Die Herausforderungen lagen eher in der sachgerechten Organisation der Arbeitsabläufe sowie der entsprechenden Logistik sowie in der Sicherung und Dokumentation der geforderten Qualität. Dazu mussten entsprechende Prüfpläne erstellt, die geeigneten Prüfmittel – insbesondere Ultraschallprüfsysteme – eingesetzt und die Prüfungen einschließlich der entsprechenden Dokumentation mit der erforderlichen Sorgfalt durchgeführt werden. Hierfür wurde auch auf die Leistungen des externen Prüfinstituts Qualitech AG zurückgegriffen. Wie umfangreich die Schweißarbeiten letztlich ausfielen, kann man daran erkennen, dass insgesamt 2,5 bis 3 t Schweißdraht verarbeitet wurden. Herausforderung CAD/CAM „Eine große Herausforderung bestand für uns darin, die bereits erwähnte elastische Formänderung der Stahlkonstruktion nach Aufbringen der Fahrbahn zu kompensieren“, erläutert der Projektleiter von Tuchschmid, Urs Kern. Dazu mussten die Einzelteile – vor allem die seitlichen Stege – mit einer präzise berechneten Krümmungsüberhöhung zugeschnitten werden. Beim Schweißen mussten dann auch die Lehren bzw. Stützkonstruktionen die entsprechende Geometrie vorgeben. Die Auslegung erfolgte so, dass sich die vom Architekten gewünschte Sollkontur erst nach Zusammenbau aller Elemente und dem Aufbringen der rund 350 t schweren Betondecke nebst Fahrbahn aufgrund der Verformung durch das aufgebrachte Gewicht einstellte. Mithilfe des CAD-Programms HiCAD hat die Tuchschmid AG die entsprechenden Geometriedaten ermittelt und sie anschließend in das CAD- Programm Tekla „übersetzt“, um die Stegbleche passend herzustellen. „Die korrekte Einhaltung dieser Vorgaben schon beim Ausbrennen der Blechteile und auch später beim Vorbereiten der Fasen und dem eigentlichen Schweißen war eine wirklich spannende Aufgabe“, erinnert sich Projektleiter Kern. Dank seiner Erfahrung auf diesem Gebiet ist es dem Stahlbauunternehmen gelungen, alle zeitlichen Vorgaben einzuhalten und die fertige Stahlkonstruktion pünktlich zu übergeben. 2 <strong>Stahlreport</strong> 11|16 47
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