Fuß- und Radwegbrücke Hagelsbrunnenweg

1. Aufgabenstellung des Bauherrn

Die Fuß- und Radwegbrücke überspannt eine zweigleisige S-Bahn-Trasse sowie die zugehörigen Stützwand- und Böschungsbereiche in einem Waldgebiet in Stuttgart-Vaihingen. Die Brücke ist ein Ersatzneubau für eine abgängige Holzbrücke, deren Ausführung vom Bauherrn aus Gründen der Dauerhaftigkeit in Stahlbauweise gewünscht wurde. Die bestehenden Beton-Widerlager sollten für den Neubau verwendet und entsprechend angepasst werden. Zu den vorhandenen Oberleitungen der Deutschen Bahn war ein vorgegebener Sicherheitsabstand einzuhalten, der ca. 30cm unterhalb der OK des unteren Widerlagers verläuft, und über den der Brückenüberbau nicht hinausragen durfte. Gleichzeitig musste die Brückengradiente einen Höhenunterschied von 1,60m über eine Gesamtlänge von ca. 27,5m überwinden. Die nutzbare Breite wurde mit 2,20m und die Höhe der Geländerholme mit 1,30m vorgegeben. Nach den Sicherheitsvorgaben der Bahn musste beidseitig unmittelbar über jeder Oberleitung ein Berührschutz angeordnet werden. Während der Bauarbeiten und während der Montage war keinerlei Beeinträchtigung des Bahnbetriebs zulässig.

2. Beschreibung der Haupttragkonstruktion

Das Tragsystem der Brücke wurde als statisch bestimmt gelagerter Einfeldträger konzipiert. Der Querschnitt, der als mehrzelliger Hohlkasten konstruiert wurde, besteht aus einer oben angeordneten, 183mm hohen und 3000mm breiten Gehwegplatte und einem darunter liegenden Rumpf mit veränderlichem dreieckigem Querschnitt. Breite und Höhe des Rumpfes nehmen in gleichem Maß ab, so dass die geneigten Seitenbleche aus ebenen Blechen gefertigt werden konnten. Der Rumpf erreicht seine maximale Höhe in Brückenmitte und nimmt zu den Auflagern hin ab. Die Gesamtquerschnittshöhe von Rumpf und Gehweg beträgt in Feldmitte 1240 mm und über den Widerlagern 450mm. Der dreieckige Rumpf mündet beidseitig über den Brückenlagern in unterseitig angeordnete Querträger, welche die Torsionsbeanspruchungen aus dem Hohlkasten über die Lager in die Brückenwiderlager einleiten. In den Querträgern erfolgt auch die Verankerung des Zugbandes, das in Form eines 50mm dicken Stahlbleches ausgebildet ist und entlang der Unterkante des Rumpfes verläuft. Der Hohlkasten wird im Querschnittsinneren durch in regelmäßigen Abständen angeordnete Querschotte stabilisiert. Sie reduzieren in Verbindung mit in Brückenlängsrichtung angesetzten Steifen die geometrischen Abmessungen der Beulfelder. Das Konstruktionsprinzip des Hohlkastenträgers mit veränderlicher Querschnittsgeometrie ist konstruktiv und fertigungstechnisch anspruchsvoll, aber sehr leistungsfähig, weil die Stahlbleche des oberen Querschnittsteiles vollumfänglich statisch mitwirken.

3. Wahl der Baustoffe

Aus Gründen der Robustheit und Dauerhaftigkeit einerseits sowie aus fertigungs- und montagetechnischen Gründen andererseits wurde vom Bauherrn eine Ausführung in Stahlbauweise bevorzugt. Auf diese Weise konnte eine Beeinträchtigung des Bahnbetriebs ausgeschlossen werden, weil die neue Stahlbrücke fast vollständig im Werk gefertigt und mit möglichst geringem technischem Aufwand in einem Stück eingehoben werden konnte. Das Geländer wurde ebenfalls aus Stahl bzw. Edelstahl gefertigt und bereits im Werk montiert. Der Berührschutz aus Glas besitzt gemäß dem Regelwerk der Deutschen Bahn eine Einfassung aus einem geschweißten Edelstahlprofil, welches als Prellleiter fungiert.

4. Erläuterung der Gestaltung

Der Entwurf ist aus den geometrischen Randbedingungen, gestalterischen und fertigungstechnischen Überlegungen sowie dem Kraftfluss abgeleitet. Die 27,5 m lange Brücke besitzt eine Breite von 3m. Der Höhenunterschied der beiden Brückenenden von ca. 1.6m wird in der Ebene des Gehweges durch eine gegensinnige Krümmung der Brückengradiente aufgenommen, um funktional und visuell störende Knicke zu vermeiden. Da die bestehenden Widerlager verwendet werden mussten, lag die Konstruktion der Brücke als Einfeldträger nahe. Das Tragwerk konnte unter Beachtung von Überbauverformungen und Sicherheitsräumen über den Lichtraumprofilen der S-Bahn unter dem Gehweg angeordnet werden. Der östliche Teil des Überbaus besitzt eine horizontale, der westliche Teil eine geneigte Überbauunterkante, die über den Auflagern in die Horizontale übergeht. Beide wirken mit der geschwungenen Oberkante des Überbaus optisch spannungsvoll zusammen. Die Randkappen des Gehwegs sind Bestandteil des tragenden Querschnitts. Die nach außen geneigten Bleche der Randkappen bilden eine schlanke Ansichtskante, die durch die farbliche Absetzung den eleganten Schwung der Gehwegplatte betont und einen Akzent in der grünen Umgebung setzt. Notwendige Bestandteile der Brückenausrüstung wie Brüstung und Berührschutz sind in das Gestaltungskonzept integriert. Die Geländerkonstruktion wurde mit Rücksicht auf die Umgebung maximal transparent mit einer vorgespannten Seilnetzfüllung ausgebildet. Der Berührschutz über den Gleisen wurde zu einem gestaltprägenden Element entwickelt, das als seitlich angesetzte gläserne Flügel die geschwungene Form der Brücke unterstreicht.

5. Besondere Ingenieurleistung

Die Fußgängerbrücke ist ein Beispiel dafür, wie die oben genannten Vorgaben nicht als Einschränkung, sondern vielmehr als kreativer Stimulus für den Entwurf eines ungewöhnlichen Brückenbauwerks begriffen wurden. Basierend auf dem simplen statischen Prinzip des Einfeldträgers wurde eine elegante Brückenkonstruktion entworfen, die allen Bedingungen wie der Wiederverwendung der bestehenden Widerlager, dem vergleichsweise großen Höhenunterschied über eine relativ geringe Spannweite, den sicherheitstechnischen Erfordernissen seitens der Bahn und nicht zuletzt einem begrenzten finanziellen Budget Rechnung trägt. Eine besonders sorgfältige Detailausbildung und die Farbgebung leisten einen substantiellen Beitrag zur Gestaltqualität. Notwendige Bestandteile der Brückenausrüstung wie Brüstung und Berührschutz sind mit maximaler Sensibilität in das Entwurfskonzept integriert. Insbesondere der aus Sicherheitsgründen erforderliche Berührschutz wurde bewusst zum gestaltprägenden Element entwickelt. Entstanden ist ein filigranes Bauwerk, bei der Konstruktion und Gestaltung in optimaler Weise zu einer Einheit verschmelzen.

6. Welche positiven Effekte hat die besondere Ingenieurleistung?

Die Brücke am Hagelsbrunnenweg ist das Resultat einer ganzheitlichen Denkweise, die sowohl künstlerische als auch technische Aspekte zu Ingenieurbaukunst zu vereinen weiß. Das Bauwerk wurde innerhalb des vorgegebenen Kostenrahmens zu einem Bruttopreis von 3450 EUR/m² realisiert.

Erläuterungsbericht von Engelsmann Peters Beratende Ingenieure zur Einreichung beim Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015