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01AitaFluryHinterrheinbrueckeSituation
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Zweite Hinterrheinbrücke Reichenau

 

Zusammenfassung

Im Rahmen des Wettbewerbs wurden die bestehende Fachwerkbrücke und die für ihr Wesen wichtigen Elemente analysiert, um für die in heftiger Nähe stehende neue Brücke zu zeitgemässen Adaption und Interpretation zu gelangen. Die neue Struktur wird aus vier Ebenen aufgebaut, die zum bestehenden Fachwerk kongruent sind: Zwei voneinander unabhängige, sich gegenseitig stabilisierende Fachwerke werden mit zwei zusätzlichen Vorspannungsebenen kombiniert. Die vier hintereinander liegenden Fachwerkträger verweben sich zu einer changierenden, optischen Einheit aus einander überlagerten, an unterschiedlichen Stellen verschieden dichten Gitterwerken.

Mit Hilfe externer Vorspannung werden die verwendeten Materialien ideal ausgenutzt und dadurch eine ökonomische und gleichzeitig räumlich interessante Gesamtlösung geschaffen. Da das Stahlfachwerk als Unterstützung für die Schalung der Betonfahrplatte verwendet werden kann, entfallen im Bauzustand Zwischenunterstützungen im Fluss.

Trotz des gestaffelten Bauablaufs erlaubt die Strassenquerung als vorgespannter, integraler Betonbalken eine am Ende einheitliche, als eine Brücke erscheinende, von der Flussquerung getrennte Konstruktion. Die Stützmauer östlich der Nationalstrasse wird im Bereich des Widerlagers neu aufgebaut und erscheint zukünftig wieder als eine Einheit entlang der Strasse ohne optisch auffällige Unterbrechungen.

Auf der Bahnhofsseite wird durch den Abtrag der bestehenden Stützmauer eine offenere, natürlichere Erscheinung des Hangs erreicht - die Verwendung von Bermen ermöglicht eine Bestockung des Hangs. Gleichzeitig wird das letzte Stück des Hangsturzmaterials zwischen Nationalstrasse A13 und dem östlichen Flussufer entfernt. Hierdurch erscheint das Ensemble Fluss- und Strassenbrücke einheitlicher, der Blick auf das neue Brückenensemble wird freigestellt. Die Umlegung des Polenwegs ermöglicht einen möglichst sparsamen Hangabtrag und das Anlegen einer „Aussichtsplattform“ eine Aufwertung des Wander- und Spazierweges. Die notwendige Dammverbreiterung auf der Westseite wird möglichst unauffällig in die bestehende Umgebung eingepasst.

 

Eingriffe in die Landschaft

Der Ort der  Vereinigung von Hinter- und Vorderrhein ist von seiner landschaftlich und baulich einmaligen Situation geprägt: Der einst wildromantischen Natur und Morphologie, die von den 3  Flussarmen über Jahrtausende geformt wurden, ist eine aussergewöhnliche Dichte an topografisch sensibel integrierten Hoch- und Tiefbauten überlagert: An erhöhter und prominentester Lage wacht das  Schloss Reichenau mit Park und Aussichtskanzel über die Konfluenz der Gewässer. Genauso prägend sind aber die verschiedenen Brückenschläge über die Gewässerarme, die in je eigener Typologie und Materialität von ihren unterschiedlichen Entstehungszeiten und Programmen berichten. Die neue Brücke sucht mittels typologischer Adaption/Interpretation und topografischer Setzung nach einer möglichst selbstverständlichen Eingliederung in den gebauten und natürlichen Bestand. Den raumgreifenden Rahmenbedingungen der neuen, doppelten Gleisführung wird dabei mit folgenden Massnahmen/Haltung begegnet:

 

1. Der Bahndamm im Westen wird dem Bestand entsprechend analog verbreitert, sodass sich für das neue westliche Widerlager dieselbe  Situation wie beim Bestand zeigt – Erhaltung des status quo.

 

2. Das durch die beengten Platzverhältnisse (Autobahn) im Verhältnis zur alten Brücke zwingend leicht verschobene östliche Widerlager wird zum Ausgangspunkt für eine Klärung der Gesamtwiderlager Situation: Das ehemalige Geländefragment auf der Nordseite Bestand (rheinseitig) wird entfernt (dieses datiert aus der Zeit vor dem Autobahneinschnitt) zugunsten eines Gesamtkonzepts Widerlager Ost, das die heutige Situation mit alter und neuer Flussbrücke und Autobahnüberführung „vor dem Berg“ stringent löst.

 

3.  Der massive Abtrag des südlichen Bergsporns, den das neue Bahngleis mit sich bringt, wird zum Anlass genommen, die heute optisch mächtig befestigte Stelle zu „renaturieren“: Die Stützmauern werden komplett abgebrochen und der natürlich anstehende Fels wird freigelegt. Die technisch nötigen, schmalen Querbänder im Fels (Bermen) werden langfristig von einer Strauchvegetation überwachsen werden, In der Konsequenz wird der Polenweg von der Gleisgeometrie losgelöst und in topografisch freier Lage leicht hangaufwärts verschoben – partiell folgt die Linienführung dabei dem bereits dem Gelände eingeschriebenen Wanderweg. Den Höhepunkt bildet dabei eine neue Aussichtsplattform an höchster Stelle, die einen spektakulären Blick auf Schloss, Wasser und Brücken freigibt. und in der Tradition der weiter oben liegenden Rheinschluchtplattform il spir steht.

 

Linienführung

Der erforderliche Neubau für die zweite Bahnachse wird nicht als zusätzliche Brücke sondern als Erweiterung bzw. Parallelkonstruktion zur bestehenden Fachwerksbrücke verstanden. Die Gesamtheit der hintereinander liegenden Gitterträger führt zu einem Lichtspiel, das je nach Beobachtungspunkt variiert. Um diesen Effekt zu vergrössern und eine möglichst starke Einheit der beiden Brückenkörper zu erreichen werden diese paketartig - möglichst nah beieinander und parallel - positioniert. Zur Unterstützung dieses Erscheinungsbildes wird die Linienführungsvariante A angewendet.

Die nahe Position der Brücken zueinander erlaubt eine Verschmelzung der Widerlager und Pfeilerfundamente zu einer Einheit. Im Fluss werden die bestehenden Pfeiler nach Süden erweitert und am südlichen Rand - gleich wie deren Nordenden - abgerundet. Das Widerlager am westlichen Ende wird an das bestehende Widerlager angeschlossen. Am östlichen Ende werden alle erforderlichen Widerlager (beide Flussbrücken sowie die Überführung über die Nationalstrasse) zu einem Widerlager vereint. Gleichzeitig wird der übriggebliebene Felssporn nördlich des bestehenden Widerlagers abgetragen.

Die bestehende Brücke mit symmetrischen Aussenfeldern definiert die Lage der Flusspfeiler sowie die genaue Position des westlichen Widerlagers. Aufgrund der vorgegebenen Linienführung der Autobahn sind im Bereich des östlichen Widerlagers aber Anpassungen der Brückenspannweiten erforderlich: Das neue Widerlager wird hier um genau 1 Fachwerkfeld nach Westen verschoben. Das optische Erscheinungsbild der hintereinander liegenden Fachwerke mit den unterschiedlichen Dichten im Bereich von Auf- und Widerlager erfährt somit in diesem Randbereich eine kleine Divergenz, die als Ausnahme die Regel bestätigt.

Die durch die gewählte Linienführung insgesamt kleineren Fundamente, die geringere Dammverbreiterung als auch die geringere Breite der A13-Überführung machen die vorgeschlagene Lösung zudem ökonomisch effizient.

 

Tragwerk

Aufgrund der Nähe der beiden Brückenkonstruktionen und der prioritären Stellung des Bestandes wird für die neue Bahnbrücke eine nach sorgfältiger Analyse zeitgemäss interpretierte und adaptierte Konstruktion gewählt, welche, die bestehende Brücke in ihrer Wirkungsweise respektiert.

Jeder Steg der bestehenden Brücke besteht aus vier überlagerten Strebenfachwerken, wobei jeder Strebenzug im Wesentlichen einzeln trägt. Um die volle Tragwirkung zu entfalten bedingen sie sich jedoch gegenseitig, indem die Zugstreben der einen Ebene jeweils die Druckstreben der anderen Ebene stabilisieren. Damit konnten dünne und Ende des 19. Jahrhunderts herstellbare Profile verwendet werden. Um mit diesen dünnen Profilen eine genügende Torsionssteifigkeit des Brückenträgers zu erreichen wurden die Fachwerkstege nicht unter den Schienen sondern aussen angeordnet. Zusammen mit den horizontalen Fachwerken in Ober- und Untergurtebene wurde so ein stabiler und torsionssteifer Fachwerkkastenträger geschaffen.

Die neue Brücke baut auf den gleichen Prinzipien auf. Zwei Strebenzüge werden so miteinander kombiniert, dass sie sich gegenseitig stabilisieren. Zusätzlich überlagern zwei Unterspannungen diese Fachwerkkonstruktion und ergänzen diese analog zur bestehenden Brücke. Gleichzeitig wird durch die Unterspannung der Kraftfluss optisch visualisiert.

Um die Wartungskosten für den Überbau zu reduzieren, wird ein Betonschottertrog gewählt, der gleichzeitig als Obergurt des Fachwerks fungiert. Da es sich um eine Einspurbrücke mit kleiner Querspannweite handelt ist die konstruktive Dicke des Schottertrogs ausreichend, um die Lasten in Querrichtung auf die Fachwerkträger zu transferieren. Die Torsionssteifigkeit der Konstruktion bekommt wird gegenüber dem Querlastabtrag prioritär, weshalb die Stahlfachwerke wie bei der bestehenden Brücke nicht unter den Gleisen sondern am äusseren Rand positioniert werden und zusammen mit dem Schottertrog und dem horizontalen Fachwerk auf der Höhe der Untergurte den torsionssteifen Kasten bilden.

Durch die Verwendung externer Vorspannung wird die Druckkraft im Betonobergurt vergrössert, die Betonkonstruktion also ihren Eigenschaften entsprechend ideal belastet. Die höhere Druckkraft führt zu einer grösseren Dauerhaftigkeit des Betons und geringeren Bewehrungsgehalten. Gleichzeitig führt die Vorspannung zu reduzierten Druckkräften im Stahlfachwerk und dadurch zu kleineren Querschnittsabmessungen. Zusätzlich reduziert die Verwendung von Vorspannung die zu erwartenden Durchbiegungen, der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit wird nicht mehr massgebend. Das Brückensystem aus Betonüberbau und vorgespanntem Fachwerk ist eine statisch effiziente Struktur. Durch die Kombination von Stahlfachwerk und Betonüberbau lässt sich ein zeitlich kurzer und einfacher Bauablauf erzielen. Während des Baus sind unter anderem keine Zwischenabstützungen im Fluss erforderlich, da das Stahlfachwerk gleichzeitig als Lehrgerüst für den Betonüberbau dient.

Die Wahl eines Stahlfachwerks macht Fahrbahnübergänge im Bereich der Widerlager erforderlich. Um die Anzahl an Schienendilatationen gering zu halten, wird der östliche Flusspfeiler als Festpunkt gewählt. Hierdurch wird nur im Bereich des westlichen Widerlagers eine Dilatation innerhalb der Schienen erforderlich.

Um einen negativen Einfluss auf die bestehende Fundation zu vermeiden, werden die neuen Flusspfeiler auf Bohrpfählen positioniert, deren Unterkante oberhalb der Sohle der bisherigen Fundation liegt. Im Bereich der bestehenden Widerlager ist weiterhin eine Flachgründung möglich, da nur relativ wenig Erdreich um die bestehenden Fundamente entfernt werden muss, es also zu keinen Setzungsproblemen für die Bestandsbrücke kommen wird. Durch die Verwendung von Spundwänden werden die bestehenden Böschungen im Bauzustand stabilisiert.

Da aufgrund des erforderlichen Lichtraumprofils von 4.8m Höhe über der Nationalstrasse nur eine geringe statische Höhe zur Verfügung steht, wird für die Bahnüberführung über die Strasse ein einfacher vorgespannter Plattenbalken mit Überzügen am Rand sowie zwischen den Gleisen als Tragkonstruktion gewählt. Die beiden Brückenhälften werden unabhängig voneinander geplant, erscheinen optisch aber nach Abschluss der Baumassnahmen als eine Brücke.

Ein Stahlfachwerk bildet den Haupttragteil der neuen Brücke. Ein grosser Vorteil besteht dabei in der Ausführung ohne Zwischenunterstützung im Flussbereich, was aus flussbaulicher Sicht ein deutlich reduziertes Risiko im Bauzustand bedeutet: Das Stahlfachwerk, mit temporärer Aussteifung in der oberen Ebene, kann in vorfabrizierten Elementen direkt auf die Widerlager und Pfeiler gehoben werden und benötigt kein temporäres Lehrgerüst.

Um eine möglichst ideale Ausnutzung und Verwendung der Materialien zu erreichen, wird der Überbau der Konstruktion aus Beton ausgeführt. Das schon vorhandene Stahlfachwerk dient als Unterstützung für die Schalung der Betonplatte, es sind also keine komplizierten Schalungskonstruktionen erforderlich. Der oftmals kritische Übergang von bewehrtem Beton zu Stahl im Bereich des Obergurtes liegt dank leicht auskragender Konsolen im Trockenen, kann also als unkompliziert betrachtet werden.

Die Stahlvorspannung wird verwendet, um die Umlagerung von Druckkräften aus dem Fachwerkuntergurt - aus Stahlprofilen bestehend - in den Fachwerkobergurt, die Betonplatte, zu erreichen. Dies führt zu einer statisch sehr effizienten und wirtschaftlichen Konstruktion.

Entsprechend der „Vorschriften für die Ausführung von Kunstbauten“ der Rhätischen Bahn wird der Überbau aus C30/37-Beton ausgeführt. Für das Stahlfachwerk wird ein S355-Baustahl verwendet. Für die Unterspannung ist ein Litzensystem mit entsprechender Zulassung vorgesehen.

 

Zweite Hinterrheinbrücke Reichenau

Wettbewerb 2015

 

Ingenieure:

Schnetzer Puskas

Ingenieure AG

 

Architektin:

Aita Flury

 

Landschaftsarchitekten:

Müller Illien Landschaftsarchitekten GmbH

 

Publikation:

Tec 21 48/2015


AitaFluryHinterrheinbrueckehistorischeSituation

Hinterrheinbrücke – Historische Situation vor der Autobahn