Seit alters her werden Brücken aus Holz gefertigt. Auch heute noch haben Holzbrücken besonders in naturnahen Bereichen oder auch dort, wo es auf besondere gestalterische Qualitäten ankommt, ihre Berechtigung.

 

Holz, nachwachsender Baustoff

 

Gegenüber Stahl oder Beton ist Holz der einzige nachwachsende Baustoff. Seine Biomasse gewinnt er maßgeblich durch die Aufnahme von CO2 aus der Luft. Dieses in der Atmosphäre im Überfluss vorhandene Gas ist der Hauptverursacher der fortschreitenden Klimaerwärmung. In einem Kubikmeter Holz sind etwa eine Tonne CO2  eingelagert. Die Verwendung von Holz in Gebäuden oder auch Brücken stellen unter diesem Aspekt einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz dar. Hinzu kommt, dass mit Hölzern aus der unmittelbaren Umgebung idealerweise kurze Stoffkreisläufen gegeben sind –  das bedeutet im Vergleich zu allen anderen Baustoffen eine immense Einsparung an grauer Energie.

 

Expertenteam, Förderung durch den Clusterbeirat Holz

 

In der Regel sind Brücken aus Holz leichter und Dank des hohen Vorfertigungsgrads mit kurzen Bauzeiten kostengünstiger als vergleichbare Bauwerke aus Stahl oder Beton.

 

Trotz dieser gewichtigen Vorteile werden im Allgemeinen die Lebensdauer und die Dauerhaftigkeit von Holzbrücken angezweifelt und die Unterhaltungskosten oft überschätzt. Um hier eine fundierte Übersicht zu gewinnen, bildete sich 2012 ein aus Wissenschaftlern und Praktikern bestehendes Expertenteam:

 

  • Materialprüfanstalt Universität Stuttgart, Otto Graf Institut, vertreten durch Dr. Simon Aicher
  • Firma Schaffitzel Holzbau Schwäbisch-Hall, vertreten durch die Herren Jürgen Schaffitzel und Frank Miebach
  • Knippers Helbig Ingenieure Stuttgart, vertreten durch Thorsten Helbig
  • Cheret Bozic Architekten Stuttgart, vertreten durch Prof. Peter Cheret

 

Als Grundlage für den Förderantrag beim Land Baden-Württemberg erarbeitete das Expertenteam eine erste Konzeptstudie, die im Clusterbeirat Holz als dem beratenden Gremium des Ministeriums für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz beraten und ohne weitere Auflagen zur Förderung empfohlen wurde.

Die Studie konnte 2015 mit der Entwicklung der neuartigen „integralen Holzbrücke“, abgeschlossen werden.

 

Die Stuttgarter Holzbrücke

 

Bauwerke wie Brücken sind in erster Linie Ingenieurbauwerke. Zahlreiche gebaute Beispiele zeigen jedoch, dass gestalterische Aspekte und die Fertigungstechnik auf dem neuesten Stand der Technologie unverzichtbarer Teil innovativer Konzepte sind. Die fruchtbare Zusammenarbeit von Ingenieuren, Architekten und Bauunternehmen ist eine Stuttgarter Besonderheit mit internationaler Ausstrahlung. Der Stuttgarter Fernsehturm, die Dachkonstruktion des Münchener Olympiastadions, das weltweit Schule machende Dachtragwerk des Daimlerstadions und in jüngerer Zeit Flughafenbauten in China oder das Expo-Dach in Shanghai sind nur ein kleine Übersicht der international renommierten Spitzenleistungen „Made in Stuttgart“. Daher der Arbeitstitel „Stuttgarter Holzbrücke“.

 

Der Ausgangspunkt der heute zur Marktreife entwickelten „integralen Holzbrücke“ geht auf das Jahr 2004 zurück, als Knippers Helbig Ingenieure und Cheret Bozic Architekten für den Brückenwettbewerb in Arnsberg/NRW erstmals ein Bauwerk mit massivem Vollholzquerschnitt entwickelten. Es folgten weitere erfolgreiche Wettbewerbe, in denen dieses Prinzip der Vollholzbrücke variiert und weiterentwickelt wurde.

 

An zwei Standorten in Weinstadt wurden von Cheret Bozic und Knippers Helbig in Zusammenarbeit mit Schaffitzel Holzbau Testentwürfe für massive, integrale Holzbrücken entwickelt. Dabei wurden alternative Standortbedingungen und Konstruktionsformen angewendet. Die Entwürfe wurden hinsichtlich Fertigung, Transport und Montage mit Schaffitzel Holzbau optimiert und mit einer Grobkostenschätzung hinterlegt.

 

Nach dem Vorbild historischer Beispiele mit Überdachung handelt es sich bei der Stuttgarter Holzbrücke um eine vor der freien Bewitterung geschützte Konstruktion. Der optimierte konstruktive Holzschutz geht über das aktuell gegebene Regelwerk hinaus (s. Qualitätsgemeinschaft Holzbrückenbau e.V. DIN 1074:09-2006). Die angenommene theoretische Nutzungsdauer von sechzig Jahren entspricht nahezu den Umtriebszeiten in der Forstwirtschaft. Bis zum Zeitpunkt der Erneuerung ist ein Großteil des dafür erforderlichen Holzes im Wald nachgewachsen.

 

Maßgebliche bautechnische Details

 

  • die Geh- und Fahrbahnebene übernimmt die Funktion des schützenden Daches. Sie liegt über einem frei belüfteten Querschnitt auf dem hölzernen Brückenkörper, der zusätzlich mittels einer bituminösen Abdichtung oder einer Blechabdeckung zusätzlich gegen Feuchtigkeit abgedichtet ist. Der Oberbelag kann asphaltiert oder auch mit einem offenen Bohlenbelag realisiert werden. Der Vorteil dieses Aufbaus liegt im einfachen und unkomplizierten Austausch besonders beanspruchter Beläge und Bauteile.

 

  • Das wesentliche Merkmal ist die Lösung des Brückenauflagers. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen und monolithischen Anschluss des Vollholzquerschnitts zum Widerlager aus Beton. Dieser Anschluss sichert im Unterschied zum Auflager herkömmlicher Brücken hinsichtlich des konstruktiven Holzschutzes das Optimum an Robustheit. Die Machbarkeit der neuartigen Verbindung wurden 2015 anhand eines Prototyps an der Materialprüfanstalt der Universität Stuttgart im Rahmen des Forschungsprojekts „Integraler, geklebter Holz-Beton-Widerlagerstoß“ erforscht und nachgewiesen.

 

  • Ein weiterer konzeptioneller Bestandteil ist das Monitoring. Hierfür werden Messgeräte in das Bauwerk integriert, welche, jederzeit abrufbar, die Holzfeuchte im laufenden Betrieb misst.

 

Fazit

 

Aufgrund der bautechnischen Innovation sichert die Stuttgarter Holzbrücke eine lange Gebrauchsdauer. Als Vollholzbrücke lagert sie je nach Spannweite mehrere Tonnen an CO2 ein und ist daher klimaneutral.

Der hohe Vorfertigungsgrad garantiert hohe Maßgenauigkeit und damit die optimale Qualität aller Bauteile. Aufgrund des vergleichsweise geringen Gewichts können große Bauteile transportiert und mit kurzer Montagezeit vor Ort eingehoben werden.

Die Testentwürfe für den Standort Weinstadt zeigen, dass die Stuttgarter Holzbrücke wirtschaftlich und im Vergleich zu Bauwerken aus Beton oder Stahl kostengünstig ist. Außerdem zeigt die Studie, dass das Prinzip der Vollholzbrücke ob ihrer vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten eine eigenständige Ästhetik entwickelt. Nicht nur die Ausbildung von Einzelelementen wie das Geländer oder der Belag ist variabel wählbar, auch die Ausformung des plastisch geformten Tragwerks kann sich sowohl den örtlichen Gegebenheiten als auch den gestalterischen Absichten anpassen.

 

Stuttgart, 22. Februar 2016

 

Professor Peter Cheret

Dipl.-Ing. Thorsten Helbig

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