Murrtalviadukt

Neuinterpretation eines historischen Vorbildes

Mit dem vierspurigen Ausbau der Bundesstrasse 14 zwischen Backnang und Winnenden im baden-württembergischen Rems-Murr-Kreis geht auch der Neubau des Murrtalviaduktes einher.

Bereits in den Jahren 1936-38 erfolgte der Bau des ersten Murrtalviaduktes mit zwei Bogentragwerken und zwei hangseitigen Rahmenbauwerken der Vorlandbrücken in Massivbauweise. Mit je einer Bogenspannweite von 105 Metern galt das Bauwerk als eine der größten Eisenbetonbogenbrücken Deutschlands.

Während die beiden Rahmenbauwerke den Krieg unbeschadet überstanden, fielen die beiden Bögen ihm zum Opfer. 1948/49 wurden die beiden Bögen als Stahlkonstruktion mit Betonfahrbahn provisorisch wieder errichtet. Dieser Wiederaufbau erfolgte die Brückenklasse 45 als genietete Stahlkonstruktion. 1984 erfolgte aufgrund des hohen Schwerlastanteils eine Verbreiterung mittels Leichtbeton. Die genietete Stahlkonstruktion konnte nur sehr begrenzt verstärkt werden.

Die Belastungen sowohl durch wesentlich schwerere Fahrzeuge (gemessen bis zu 72 Tonnen) als auch die wesentlich höhere Dauerschwingbeanspruchung durch erhöhten Schwerlastverkehr haben zu erheblichen Schäden geführt, die einen Abbruch des bestehenden Bauwerkes und einen Neubau zur Folge hatten.

Das neue Viadukt passt sich mit seinen zwei Bögen optisch dem vorhandenen Bauwerk und „Wahrzeichen“ der Stadt Backnang an. Im Gegensatz zur bestehenden Beton- und Stahlkonstruktion ist der Brückenneubau jedoch komplett aus Beton errichtet und stellt damit eine Neuinterpretation des ursprünglichen Bauwerkes von 1938 mit modernen Baustoffen dar.

Das 420 m lange und 14,25 m breite Bauwerk weist mit 25 m Höhe eine unwesentlich geringere Höhe auf als seine Vorgänger. Der Überbau ist als zweistegiger Plattenbalken mit einer Konstruktionshöhe von 1,20 m ausgebildet, der in der Mitte des Bauwerkes durch zwei Betonbögen mit je 107 m Spannweite unterstützt wird.

Die 2 m breiten und 1,40 m dicken Bogenpaare sind aus hochfestem Beton C 50/60 hergestellt.

Auf jedem Bogen befinden sich vier Ständer, die den Überbau tragen und zur Reduzierung der Zwangsschnittgrößen mit zum Teil Betongelenken an Überbau und Bogen angeschlossen sind.

Bei der Herstellung der beiden Bogenpaare musste während der Bauphase insbesondere darauf geachtet werden, dass sich der Mittelkämpfer zwischen den beiden Betonbögen durch einseitige horizontale Belastungen nicht verschiebt. Um dies zu gewährleisten wurde der Mittelkämpfer am Randkämpfer mit zehn externen Spanngliedern über eine Länge von 107 m rückverankert.

Eine weitere Besonderheit ergab sich dadurch, dass die vier Bögen mit nur einem Bogentraggerüst hergestellt wurden. Nach der Betonage des östlichen Bogens wurde das Traggerüst mit Hydraulikpressen zum westlichen Bogen hin verschoben. Zur Errichtung des zweiten Bogenpaares wurde das Traggerüst im Anschluss komplett ab- und wieder aufgebaut.

Die Konstruktion des neuen Viadukts in Form von 2 Doppelbögen mit Aufständerungen für die Fahrbahnplatte im Talbereich und mit schlanken Stützen für den durchlaufenden Plattenbalken in den Hangbereich orientiert sich an der formal schon optimierten bestehenden Brücke.

Durch die gewählte Konstruktionsform mit ihrer filigranen Tragkonstruktion wird der örtlichen Situation optimal Rechnung getragen. Der Talgrund ist bis auf den Mittelkämpfer frei von Gründungen. Die freie Sicht ist weitestgehend gewährleistet.

Die Fahrbahnplatte über den Bögen sowie die Brückenbereiche zwischen den Bögen und den Widerlagern werden als längs vorgespannte zweistegige Plattenbalken ausgeführt. In Querrichtung ist die Platte schlaff bewehrt.

Die Brücke wird als sogenannte „semi-integrale Brücke“ ausgeführt. Pfeiler und Überbau sind monolithisch verbunden. Aufgrund der hohen Pfeilerhöhe und der damit verbundenen geringen Biegesteifigkeit können die Zwangsverschiebungen des Überbaus abgebaut werden. Nur an den Widerlagern sind Kalottenlager vorhanden.

Die Vorteile dieser semi-integralen Brücke stellen sich wie folgt dar:

• Geringere Anzahl wartungsintensiver Lager (nur an den Widerlagern)
• Entfall der „Taubenproblematik“ bei Lagern
• Verzicht auf gestalterisch problematische Pfeilerköpfe (z.B. „Hammerköpfe“) mit der Notwendigkeit von Pressenstellplätzen
• Geringere Dehnwege bei den Übergangskonstruktionen durch den aktivierten Pfeilerwiderstand
• Geringere Dehnungsfugen im Geländer, auf Lärmschutzwänden, etc.
• Bei ausreichender Duktilität wesentlich höhere Tragreserven durch Systemredundanz („höhere statische Unbestimmtheit“), wichtig z.B. bei einer späteren Erhöhung des Schwerlastverkehrs
• Nachhaltiges Bauwerk durch resourcenschonende Materialien, geringere Unterhaltungs- und Instandhaltungskosten durch semi-integrale Bauweise.

Durch die Teileinspannungen der Überbauten in die Stützen konnten schlankere Brückenquerschnitte verwirklicht werden als bei einer Konstruktion mit konventionellen Brückenlagern. Damit wird die optische Balkenwirkung deutlich reduziert und die Brücke passt sich wesentlich harmonischer in das bestehende Landschaftsbild ein.

Die Bodenverhältnisse sind im Längsschnitt der Brücke sehr inhomogen.

Aufgrund der semi-integralen Bauweise mussten an jeder Stützenachse Gründungselemente vorgesehen werden, die in Abhängigkeit von der Entfernung der betrachteten Stütze vom Festpunkt sowie der Höhe der Stütze entsprechende Nachgiebigkeiten aufweisen. Zum Einsatz kamen daher sowohl einreihige Pfahl- als auch Flachgründungen.

In den am weitesten vom Festpunkt entfernten Stützen wurden die Gründungen teilweise 2-3 m tiefer geführt als geländetechnisch erforderlich, um eine entsprechende Weichheit der Stützen zu erzeugen.

Als Pfeiler werden Einzelstützen mit einem Querschnitt von 1,6 m / 1,0 m in der Betongüte C 35/45 vorgesehen, die monolithisch mit dem Überbau verbunden sind.

Aufgrund des geringen Längsgefälles der Brücke ist eine vertikale Entwässerung der Brücke an jedem 2. Pfeiler erforderlich. Hierzu werden Nischen 50/40 cm in den Stützen ausgebildet, die die vertikale Entwässerungsleitung aufnehmen.Aus optischen Gründen sind diese Nischen generell auf der Hauptblickrichtung abgewandten Seite angeordnet.

Erläuterungsbericht des Regierungspräsidums Stuttgarts zur Einreichung beim Ingenieurbau-Preis 2013