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Vermischtes

Erste integrale Holzbrücke

Holzbrücke mit Gehbelag aus Carbonbeton

Dieses Jahr findet im baden-württembergischen Remstal eine Gartenschau statt: In diesem Zusammenhang wurden die ersten drei integralen Holzbrücken – weltweit – realisiert. Ihnen wird aufgrund der innovativen Bauweise eine weitaus längere Lebensdauer vorhergesagt als herkömmlichen Stegen aus Holz. Und auch beim Gehbelag schlugen die Planer neue Wege ein: Sie entschieden sich für Carbonbeton, der mithilfe von solidian-Produkten bewehrt wurde.

Im Zusammenhang mit einer Gartenschau im baden-württembergischen Remstal wurden die ersten drei integralen Holzbrücken – weltweit – realisiert

Im Zusammenhang mit einer Gartenschau im baden-württembergischen Remstal wurden die ersten drei integralen Holzbrücken – weltweit – realisiert (solidian)

Das Remstal ist ein knapp 80 Kilometer langes Flusstal, das östlich von Stuttgart liegt. Von Mai bis Oktober 2019 findet hier in 16 Städten und Ortschaften die erste interkommunale Landesgartenschau statt. In diesem Zusammenhang wurden in den Gemeinden Urbach und Weinstadt drei Fuß- und Radwegbrücken aus Holz gebaut. Die lichte Öffnungsweite ihrer Spannweiten liegt zwischen 16 und 38 m.
Das Besondere daran ist, dass die drei Stege die weltweit ersten Massivholzbrücken in integraler Konstruktionsweise sind. Integral bedeutet in diesem Fall, dass der hölzerne Brückenkorpus monolithisch mit den Betonwiderlagern verbunden ist. Diese Bauweise basiert auf der sogenannten „Stuttgarter Holzbrücke“, mit deren Hilfe die Planungsbeteiligten den nachhaltigen Werkstoff Holz wieder in den Fokus rücken wollen. Der Grund: Holzbrücken gelten vielfach als nicht dauerhaft und wartungsaufwendig.
Doch ein Forschungsprojekt der Materialprüfanstalt an der Universität Stuttgart zeigte: Die häufigste Schadensursache sind stauende Nässe im Auflagerbereich und unterhalb undicht gewordener Abdichtungen. Zudem haben bewitterte Anschlusskonstruktionen, die nach der Durchfeuchtung nicht ausreichend trocknen können, eine geringe Lebensdauer. Kurz gesagt: Schadensursache sind häufig Mängel im konstruktiven Holzschutz. Auf der Basis dieser Erkenntnis entwickelten die Forscher der MPA gemeinsam mit dem Ingenieurbüro Knipplers Helbig, ,Cheret Bozic Architekten und einem erfahrenen Holzbauer die „Stuttgarter Holzbrücke“.

Stuttgarter Holzbrücke
Bei diesem Bauwerk handelt es sich um eine Fußgänger- und Radwegbrücke mit blockverklebtem Holztragewerk aus Fichten-Brettschichtholz, das sich im Querschnitt nach unten hin verjüngt. In das Holz sind Gewindestangen eingeklebt (Einklebelänge = 1,20 m), die am Ende des Brückenträgers überstehen. Sie enden in der Armierung der Widerlager und werden dort fest einbetoniert. Der Biegedruck wird über entsprechend ausgebildete Kontaktflächen eingeleitet. Ein Stahlwinkel, der schon während des Einsetzens des vorgefertigten Überbaus auf die Widerlager genutzt werden kann, überträgt die vertikalen Querkräfte. Die derart ausgebildete Rahmenkonstruktion ist auf Pfahlgründung im Dammbereich aufgesetzt. Insgesamt entsteht so ein lager- und fugenloser Anschluss. Mehrere Kunststoffdichtbahnen schützen das Holz ferner vor Nässe. Zudem wird die Feuchtigkeit des Holzes mithilfe von Sensoren konstant überwacht. Obwohl bei den vorhergegangenen Forschungsarbeiten Holz als Material für den Gehbelag im Gespräch war, entschieden sich die Planer bei den drei realisierten Brücken letztendlich für einen weiteren sehr modernen Baustoff: Carbonbeton.

Innovation in allen Details

Die drei integralen Brücken sind eine Kombination aus Holz und Beton. Dank ihrer innovativen Bauweise wird ihnen eine weitaus längere Lebensdauer vorhergesagt als herkömmlichen Stegen aus Holz.

Die drei integralen Brücken sind eine Kombination aus Holz und Beton. Dank ihrer innovativen Bauweise wird ihnen eine weitaus längere Lebensdauer vorhergesagt als herkömmlichen Stegen aus Holz. (solidian)

Bei diesem Beton wird nicht, wie sonst üblich, mit Stahl, sondern mit Carbon bewehrt. Dies bringt zahlreiche Pluspunkte mit sich. Die Vorteile von Carbonbeton gegenüber Holz: Zum Beispiel kann es bei Regen passieren, dass Holz rutschig wird. Die Oberfläche von Carbonbeton hingegen bleibt griffig. Und Holz saugt sich bei Nässe mit Feuchtigkeit voll, dies passiert bei Carbonbeton nicht. Die Vorteile von Carbonbeton gegenüber herkömmlich armiertem Beton: Anders als Stahl rostet Carbon nicht. Dies hat zur Folge, dass die Betonüberdeckung wesentlich dünner ausfallen kann, womit sich auch das Gewicht der einzelnen Elemente reduziert. Zusammen mit den bis zu sechsmal höheren Festigkeiten im Vergleich zum Bewehrungsstahl bietet dieser innovative Baustoff also neue Gestaltungsmöglichkeiten bei der Planung von filigranen Elementen.

Gute Beratung und Zusammenarbeit

Um beim Thema Carbonbeton gut beraten zu werden und die hierfür erforderlichen Baustoffe in höchstmöglicher Qualität zu erhalten, wandten sich die Planer an die Firma solidian. Das Unternehmen hat sich auf das Thema Textilbeton spezialisiert und stand den Ingenieuren bereits bei anderen Projekten hilfreich zur Seite. Gemeinsam legten sie fest, dass die Gehschicht in Form von Fertigteilelementen aufgebracht wird – was dem gesamten Konzept der Brücke entsprach, deren Körper ja ebenfalls in der Holzbauwerkstatt vorgefertigt worden war. Sie bestimmten, dass die Betonfertigteile 2,40 m breit und 8,00 m lang sein sollten und eine Dicke von nur 7 cm (!) aufweisen. Zudem entschieden sie, dass die Platten mit solidian GRID, einem epoxidharzgetränkten Carbongitter (Q95/95-CCE-38), bewehrt werden. Dieses bietet der Hersteller in den maximalen Abmessungen 1,2 m x 5,0 m oder als Rollenware an, wobei er bei den Öffnungsweiten voll und ganz auf die Anforderungen des Kunden eingeht. Darüber hinaus fertigt solidian auch dreidimensional geformte Bewehrungen, die der Hersteller optimal auf die Wünsche des Kunden angepasst. Auch sie kamen bei den Brücken im Remstal zum Einsatz.

Zustimmung im Einzelfall

Da carbonbwehrter Beton nicht unter die eingeführte technischen Baubestimmungen fällt und keine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung hat, ist, derzeit noch, die Zustimmung im Einzelfall erforderlich. Und auch in diesem Zusammenhang standen die Mitarbeiter der Firma solidian den Stuttgarter Ingenieuren zur Seite. Dabei gelang es den Verantwortlichen die Zustimmung lediglich auf Grundlage von Erfahrungswerten und vorhandener Bemessungsmodellen zu erlangen, wobei die Gutachten des Instituts für Massivbau der der RWTH Aachen sehr hilfreich waren.
Versuche mussten nicht durchgeführt werden – was in Deutschland bisher einmalig ist. Dies sparte Kosten und verkürzte die Zeit, die für die Zustimmung erforderlich war. Die Lebensdauer der Stuttgarter Brücke kann auf circa 80 Jahre veranschlagt werden. Sie soll damit deutlich älter werden als so manche andere, herkömmliche Holzbrücke. So können die Bewohner und Urlauber des Remstals sie also noch sehr lange nutzen.

Wie kam die Stuttgarter Brücke zu ihrem Namen?
Stuttgart kann auf eine lange Tradition im Bereich Forschung und Planung von Brücken zurückblicken. Beispielsweise haben die Stuttgarter Ingenieure Fritz Leonhardt und Jörg Schlaich Brückenbaugeschichte geschrieben. Indem die Planungsbeteiligten ihrer Neuentwicklung den Namen „Stuttgarter Brücke“ verliehen, wollten sie an die Stuttgarter Brückenbauinnovationen erinnern und auf die beispielhafte Stuttgarter Tradition der interdisziplinären Zusammenarbeit von Ingenieuren und Architekten mit Planern aus Wissenschaft und Industrie hinweisen. Die Stuttgarter Brücke wurde 2017 mit dem deutschen Holzbaupreis ausgezeichnet.

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Datum 27. September 2019
Autor Dipl.-Ing. Claudia El Ahwany
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