Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer 1 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde Manfred Bauer Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG Schwäbisch Hall, Deutschland
2 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer
Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer 3 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde 1. Einführung Grünbrücken oder Wildbrücken sind definiert als Querungshilfen für Wildtiere über Bundesfernstraßen, um die tödliche Gefahr für Mensch und Tier zu minimieren. Grünbrücken bilden gewissermaßen kurze Tunnel mit mindestens 50 m Länge, die mit Erde überschüttet sowie bepflanzt werden und somit durch Straßen zerschnittene Naturräume vernetzen. 1.1. Ausgangslage Derzeit gibt es in Deutschland nach aktuellem Stand 37 fertig gestellte Wildbrücken. Ebenso viele sind im Bau oder in Planung. Mittelfristig sind insgesamt 90 weitere Grünbrücken geplant. Grünbrücken können sowohl in Beton, Stahl oder Holz gebaut werden oder auch in Kombination der einzelnen Werkstoffe. Bisher werden überwiegend Grünbrücken in Beton- o- der Stahl-Beton-Verbundbauweise hergestellt: von den 37 fertig gestellten Brücken sind nur zwei in reiner Holzausführung. Die in 2004 gebaute erste Grünbrücke aus Holz bei Wilmshagen am Autobahnzubringer nach Rügen war lange Jahre die einzige in Deutschland. Die zweite wurde im Jahre 2012 von der Firma Schaffitzel Holzindustrie über die Bundesstraße B 101 bei Wiesenhagen (zwischen Trebbin und Luckenwalde / ca. 40 km südlich von Berlin) errichtet. Beide Bauwerke wurden von der DEGES (Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH) im Auftrag des Bundes und der Länder Mecklenburg-Vorpommern bzw. Brandenburg betreut und entwickelt. Im Verhältnis zu den Möglichkeiten, die Holz bietet, sind zwei Grünbrücken aus Holz ein viel zu geringer Anteil. Die Frage warum dem so ist, bedarf einer ausführlichen Untersuchung der Gründe, die den Rahmen der Dokumentation sprengen würde. Grundsätzlich ist aber festzustellen, dass es bei zuständigen Ämtern und Behörden viele Vorbehalte gegen eine Ausführung in Holz gibt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass einerseits Erfahrungswerte fehlen, aber andererseits auch die nötigen Kenntnisse in Bezug auf den Werkstoff Holz nicht im erforderlichen Umfang vorhanden sind. Die zwei bestehenden Grünbrücken in Holzbauweise, die in Wilmshagen und Luckenwalde errichtet wurden, widerlegen aber sämtliche Vorurteile und beweisen, dass neben den Aspekten Kosten, Konstruktion, Langlebigkeit vor allem die kurze Montagezeit für Brücken in Holzbauweise sprechen. Des Weiteren wurde nach Errichtung der ersten Grünbrücke eine Nachhaltigkeitsstudie ins Leben gerufen, dessen Ergebnis lautete, dass Grünbrücken in Holzbauweise bei Einhaltung gewisser Grundsätze für Entwurf, Konstruktion, Ausführung, Erhaltung, Prüfung und Überwachung als vollwertige Ingenieurbauwerke gelten, da sie während der vorgegeben Nutzungsdauer von 80 Jahren ihre Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit mit vertretbarem Instandhaltungsaufwand behalten. 1.2. Aufgabenstellung Da die Bundesstraße B 101 eine stark befahrende Straße im Raum Brandenburg ist, wurde diese im Jahr 2012 vierspurig ausgebaut und beschlossen eine Wildbrücke an einer gefährdeten Stelle bei Luckenwalde zu errichten. Bevor die Ausschreibung veröffentlicht wurde, wurde ein Variantenvergleich zwischen einem Dreigelenkbogen in Holzbauweise und einem Stahlbetonrahmen erstellt. Ergebnis war, dass eine Holzkonstruktion aus «technischen, funktionalen und wirtschaftlichen Gründen zu bevorzugen ist». Ziel der Montage war die Beeinträchtigung für den Verkehr durch die Bauzeit so gering wie möglich zu halten bzw. den Verkehr auch während der Montage der Grünbrücke auf zwei Spuren aufrechtzuerhalten. Aufgrund des hohen Vorfertigungsgrades einer Holzkonstruktion benötigen Holzbauobjekte generell eine kurze Montagezeit.
4 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer 1.3. Projektdaten Bauherr: Tragwerksplanung: Holzbau: DEGES Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH, Berlin im Auftrag des Bundes und des Landes Brandenburg Schwesig + Lindschulte GmbH, Rostock Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG, Schwäbisch Hall Baujahr: 2012 Konstruktion: Maße: Material: Erdüberschüttetes Bogentragwerk aus Lärchen-Brettschichtholz mit Brettsperrholzdecke und mehrlagigem Abdichtungssonderaufbau. 50 Binderachsen mit einem Querschnitt von 20/100 cm bzw. 24/100 cm. Spannweite: 32,00 m Länge Fußpunkt: 56,00 m Länge Scheitelpunkt: 40,00 m Höhe: 5,00 m - 6,60 m ca. 520 m³ Lärchen-Brettschichtholz ca. 1.800 m² Brettsperrholz ca. 100 m² Accoya-Verkleidungsbretter ca. 78 t feuerverzinkter und beschichteter Stahl ca. 10.000 m² hergestellte Oberfläche ca. 21.000 m³ Erdbewegung Abbildung 1: Daten und Fakten der Grünbrücke in Holzbauweise bei Luckenwalde 2. Konstruktion der Grünbrücke Die Grünbrücke in Luckenwalde hat eine Spannweite von 32,00 m und eine Länge an den beiden Fußpunkten von 56,00 m bzw. am Scheitelpunkt von ca. 40,00 m. Die Höhe beträgt in der Brückenmitte maximal 6,60 m, wobei die Durchfahrtshöhe und der Fahrbahnbereich im äußersten Fahrbahnrand nur 5,00 m betragen. Das Bauwerk besteht aus 50 Binderachsen mit einem Querschnitt von 20/100 cm bzw. 24/100 cm. Insgesamt wurden bei diesem Projekt ca. 520 m³ Lärchen-Brettschichtholz als Tragkonstruktion verarbeitet zuzüglich ca. 240 m³ Brettsperrholzplatten als Brückenbelag. Es wurden ca. 1.800 m² Brettsperrholz mit einer Stärke von 15,50 bzw. 13,30 cm angebracht. Hinzu kamen ca. 78 t. feuerverzinkter und beschichteter Stahl für die Fuß- und Firstpunkte, sowie die Anschlüsse für die Portalrahmen. Abbildung 2: Gewölbebogen mit Erdüberschüttung
Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer 5 3. Montage der Grünbrücke Wie bereits erwähnt, sollte die Brücke überwiegend bei fließendem Verkehr und an zwei Wochenenden ohne Verkehr montiert werden. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, wurde ein genauer Ablaufplan für die Montage erstellt. Weiterhin wurden die Bauteile im Werk der Schaffitzel Holzindustrie so vorbereitet und vormontiert, dass eine Montage vor Ort schnellstmöglich erfolgen konnte, d.h. die Träger waren immer als Doppelträger mit ihren Querschotts vormontiert, sodass stets ein Binderpaar beidseitig montiert werden konnte. Abbildung 3: Abbund im Werk der Schaffitzel Holzindustrie Abbildung 4: Montage eines Binderpaares (Foto: René Legrand Fotodesign, Rühn) Außerdem wurde von beiden Seiten der Brücke von Brückenmitte nach außen jeweils mit je zwei Autokränen montiert und die Brückenträger parallel dazu von den ankommenden LKWs entladen. Da für die Montage in Summe nur zwei Wochenenden zur Verfügung standen, wurde von Freitagabend 18.00 Uhr bis Montagfrüh 06.00 Uhr mit je zwei Montagetrupps pro Schicht in Wechselschicht gearbeitet. Jede Montagetruppe bestand aus fünf Personen. Diese mussten am ersten Wochenende die 19 LKWs mit den Bindern und Portalbögen sowie sechs LKWs mit den Brettsperrholzelementen entladen. Somit wurden von Donnerstagfrüh bis Samstagabend an drei Tagen insgesamt 25 LKWs entladen, das Material zwischengelagert und insgesamt 50 Binderachsen montiert.
6 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer Abbildung 5: Entladen der LKWs mit den Bindern und Portalbögen (Foto: René Legrand Fotodesign, Rühn) Am darauffolgenden Wochenende wurden die Brettsperrholzplatten und die Portalbögen im Bereich der Fahrbahn montiert. Bei der Montage hat sich gezeigt, dass sehr präzise und genau ausgeführte Vorarbeiten sehr wichtig sind. Dies beginnt bereits bei der Herstellung der Betonwiderlager und dem Einbau der Stahlanker für die Fußpunkte der Bogenträger. Hier wurden alle Teile eingebaut und anschließend nochmals vermessen, sodass man davon ausgehen konnte, dass die vorgefertigten Trägerpaare auch problemlos montiert werden können. Abbildung 6: Separate Fundamentfertigung im Vorfeld (getrenntes Los) Ein weiterer Faktor war, dass die Träger selbst alle identische Maße für die Anschlusspunkte am Fuß- und Firstpunkt aufwiesen, damit ein problemloses zusammenfahren der Binder gewährleistet werden konnte.
Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer 7 Abbildung 7: Einsetzen eines Binderpaares (Foto: René Legrand Fotodesign, Rühn) Hier zeigte sich jedoch, dass bei zukünftigen Brückenbauwerken dieser Art in den betreffenden Punkten im Bereich der Fuß- und Firstanschlusseisen zum Einfahren der Träger mehr Montagespielraum vorgesehen werden muss, damit ein zusammenbauen erleichtert wird, ohne dass dadurch die statischen Belage vernachlässigt werden. Wichtig war in diesem Zusammenhang, dass sämtliche Querschotts schon eingebaut waren und die Träger selbst parallel und winkelrecht vormontiert waren. Dadurch konnte ein erheblicher Zeitgewinn bei der Montage vor Ort erzielt werden. Sehr zeitaufwendig hat sich die Montage der zweifachgekrümmten Portalbögen und ihrer Anschlüsse für die Stichbögen in den Achsen 1 bis 9 und 60 bis 67 erwiesen. Jedoch gab es vorab keine geeignete Möglichkeit dies bei der vorgegebenen architektonischen Form und Gestaltung der Grünbrücke zu ändern. Diese optisch ansprechende Lösung der Ausführung gibt der gesamten Konstruktion aber letztendlich die gestalterische Note, wodurch das Brückenbauwerk architektonisch aufgewertet wird. Abbildung 8: Skelett inklusive montierter Portalbögen der Grünbrücke (Foto: René Legrand Fotodesign, Rühn) Die Portalbögen wurden mit einer Accoya-Holzverschalung verkleidet und stellen in Bezug auf die Dauerhaftigkeit des Bauwerks die optimale Lösung dar. Accoya ist eine Kiefernholzart, die in einem Acetylierungsverfahren mit Essigsäure behandelt wurde. Accoya-Holz kann daher voll bewittert und sogar im direkten Kontakt mit der Erde oder mit Süßwasser eingesetzt werden.
8 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer Abbildung 9: Verschalung der Portalbögen mit Accoya-Holz Nachdem die unterschiedlich gekrümmten Brettsperrholzplatten angebracht wurden, wurde zum Schutz vor Feuchtigkeit auf die Schalung ein mehrlagiger Abdichtungs-Sonderaufbau aus Bitumen-Schweißbahnen angebracht. Ergänzt wurden diese durch einen Durchwurzelungsschutz, eine Drainage zur Stauwasserverhinderung sowie eine ausgetüftelte Konstruktion zur Feuchtigkeitskontrolle. Abbildung 10: Unterschiedlich gekrümmte BSP-Platten wurden auf das Skelett angebracht (Foto: René Legrand Fotodesign, Rühn)
Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer 9 Abbildung 11: Abdichtung der Holzkonstruktion der Grünbrücke Luckenwalde Zuletzt wurde die gesamte Fläche mit Erde aufgefüllt, verdichtet, bepflanzt sowie ein geeigneter Zaun entlang des Überführungsbauwerkes aufgestellt. Abbildung 12: Eingewachsene Wildbrücke zwei Jahre nach der Eröffnung (2014) 4. Optimierungsansätze Die Herausforderung ist, dass bei einer Accoya-Holzschalung ohne eine Lasurbehandlung die Dauerhaftigkeit zwar gegeben ist, jedoch das Accoya-Holz in gewissem Umfang wasserdurchlässig ist und daher ein Lasuranstrich zu empfehlen ist. Da dieser jedoch nicht dauerhaft ist, ist hier ein gewisser Unterhaltungs- und Wartungsaufwand im Laufe der Jahre erforderlich. Durch eine Abdeckung in Titanzinkblech, Aluminium oder in Kupferblech könnte dies umgangen werden. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass Materialien in Bezug auf Wetterbeständigkeit und Dauerhaftigkeit dort eingesetzt werden, wo es sinnvoll ist. Daher ist es nur schwer nachvollziehbar, warum in Deutschland bisher erst zwei Grünbrücken in Holzbauweise erstellt wurden. Sowohl bei der ersten Brücke auf Rügen wie auch in Luckenwalde hat sich gezeigt, dass der Werkstoff Holz absolut für diese Bauweise geeignet ist, wenn Grundsätze wie sorgfältige Ausführung, genaue Planung und die Abdichtung den Erfordernissen entsprechend ausgeführt werden. Sicher gibt es bei der Ausführung von Brückenbauwerken in dieser Art weitere Verbesserungsmöglichkeiten. Voraussetzung hierzu ist jedoch, dass nicht alle fünf oder sechs Jahre eine Grünbrücke
10 Erfahrungsbericht über die Grünbrücke bei Luckenwalde M. Bauer gebaut wird, sondern je öfters diese Brücken hergestellt werden, desto mehr Verbesserungen können erzielt werden. Wichtig ist, die Erfahrungen, die aus den vorangegangen Brückenbauwerken gewonnen wurden, in die neuen Wildbrücken mit einfließen zu lassen. Überlegt werden sollte, wie die Befestigung der Brettsperrholzelemente auf den Brückenträgern effizienter erfolgen kann, der Vorfertigungsgrad für die Portalrahmen erhöht und der Schutz der Bauteile vor Regen und Feuchtigkeit im Zuge der Montage ebenfalls verbessert werden kann. Hier wäre es unter Umständen sinnvoll, wenn die Brettsperrholzelemente oberseitig schon einen bituminösen Voranstrich erhalten, damit ein größerer Schutz vor Feuchteeintritt im Rahmen der Montagezeit gewährleistet ist. Weiterhin könnten die Anschlusspunkte, wie bereits erwähnt, am Fuß- und Firstpunkt der Binderpaare so gestaltet werden, dass eine schnellere und leichterte Montage möglich ist. Die Vorgehensweise insgesamt hat jedoch gezeigt, dass die Annahmen der Schaffitzel Holzindustrie richtig waren und man daher bei einer wünschenswerten zweiten Grünbrücke in ähnlicher Form vorgehen würden. Je öfters Brücken dieser Art gebaut werden, umso mehr Routine entsteht und die Montagezeiten könnten sich weiter verringern. Schwierig ist in diesem Zusammenhang natürlich auch die Überlegung wie die Abdichtungsarbeiten unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten im Bereich der Steilflächen an den Bindern unter verbesserten Bedingungen ausgeführt werden kann. Dieser Bereich ist sowohl bei horizontaler wie auch vertikaler Verlegung der Abdichtungsbahnen nicht unproblematisch, da ein Begehen sehr schwer möglich ist. Das gleiche trifft auch für die Montage der Brettsperrholzelemente zu, wobei entsprechende Steighilfen, die an den Elementen angebracht sind, eine Erleichterung der Vorgehensweise darstellt. Diese Erkenntnisse konnte von der Schaffitzel Holzindustrie während der Montage ihrer ersten Grünbrücke gewonnen werden. 5. Fazit Es bleibt zu hoffen, dass in Zukunft von derzeit geplanten ca. 90 Grünbrücken in den nächsten zehn Jahren der Holzbau genauso davon partizipieren kann wie die alternativen Werkstoffe Stahl und Stahlbeton. Ökologisch gesehen ist die Verwendung von Holz insbesondere bei einer Grünbrücke naheliegend und sollte deshalb auch vermehrt zum Einsatz kommen. Bei der Frage der Herstellkosten ist die Ausführung in Holz mehr als nur eine gute Alternative. Damit dies erfolgreich in der Zukunft umgesetzt werden kann, muss allgemein für den Werkstoff Holz und insbesondere im Bereich des Brückenbaus inklusive Grünbrücken geworben werden. In dem Bewusstsein, dass dies einige Hürden mit sich bringt, ist es eine Herausforderung sich dieser Aufgabe zu stellen, sodass in fünf Jahren der Anteil von Grünbrücken in Holzbauweise genauso hoch ist wie der Anteil an Grünbrücken in Beton- oder Stahl-Beton-Verbundbauweise. Denn die Grünbrücke in Luckenwalde könnte ein Vorbild sein für die bundesweit beschlossenen Querungsbauten zur Wiedervernetzung von Naturräumen. Holz hat dabei alle Argumente auf seiner Seite.