Grünbrücken aus Sicht des Bauherrn - forum-holzbau.com · 2. Internationale Holzbrückentage 12 Grünbrücken aus Sicht des Bauherrn | K.-H. Lorbach 4 2. Aspekte der Bauwerksunterhaltung

2. Internationale Holzbrückentage 12

Grünbrücken aus Sicht des Bauherrn | K.-H. Lorbach

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Grünbrücken aus Sicht des Bauherrn

am Beispiel der Wildbrücke Heinzenberg bei Nettersheim

Dipl.-Ing.(FH) Karl-Heinz Lorbach

Straßen NRW

Regional Niederlassung Ville-Eifel

DE-Euskirchen



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Grünbrücken aus Sicht des Bauherrn

am Beispiel der Wildbrücke Heinzenberg bei Nettersheim

Abbildung 1: Wildbrücke Heinzenberg, NRW (14.03.2012)

1. Einleitung

Der Einsatz von Holz mit tragender Funktion im Brückenbau, über die traditionellen

Anwendungen bei Rad-und Gehwegbrücken hinaus, bedarf immer noch einer Besonder-

heit: Mut und Entschlossenheit der Entscheidungsträger.

In NRW ist ein drastischer Schadensfall einer in der Baulast einer Kommune stehenden

Rad- und Gehwegbrücke aus Holz aufgetreten. Mit einer Gesamtlänge von 107,0 m über-

spannte die Brücke auch eine Bundesstraße.

Das Bauwerk bestand aus vermeintlich gegenüber linnischen Pilzen resistentem Bongos-

siholz. Pilze hatten die Hölzer der Konstruktion jedoch von innen ausgehöhlt, von außen

waren nur nach eingehender Untersuchung Indizien für einen Befall sichtbar.

Abbildung 2: Brücke bei Hückelhoven, NRW Abbildung 3: Zerstörter Bongossiholz-Querträger

Schadensanalysen [1] der Holzbrücken im Zuständigkeitsbereich von Straßen.NRW erga-

ben Beeinträchtigungen der Standsicherheit, mit der Konsequenz von halbseitigen Sper-

rungen, Teilsperrungen für KFZ-Verkehr bis hin zu sofortigen, kompletten Sperrungen

einschließlich Abriss. Vor diesem Hintergrund ist eine Skepsis gegenüber dem Bau von

Holzbrücken nur allzu verständlich.



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2. Aspekte der Bauwerksunterhaltung

Das Hauptaugenmerk eines jeden Baulastträgers liegt auf dem Unterhaltungsaufwand für

den jeweiligen Brückenbestand. Die Maßgabe, diesen Aufwand so gering wie möglich zu

halten, scheint oft nur durch den Einsatz von Stahl oder Stahlbeton erreichbar zu sein,

denn diese bieten auch bei direkter Bewitterung nachgewiesene Dauerhaftigkeiten.

Dem oben erwähnten Abriss der Bongossiholzbrücke folgte unweigerlich der Ersatz durch

einen Neubau aus Stahl. Weiter führte die Schadensanalyse zur Verkürzung der Prüfzyk-

len nach DIN 1076 [2] bei allen untersuchten Brücken.

Konstruktiver Holzschutz in Form von Abdeckungen und Verkleidungen ist wenig geeig-

net, die Skeptiker von Holzbrücken zu überzeugen, wenn der Aufwand zur Durchführung

der vorgeschriebenen Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 [2] durch Entfernen und Wie-

deranbringen der Verkleidungen erheblich steigt. Um einen zu Stahl- bzw. Stahlbeton-

brücken vergleichbaren Unterhaltungsaufwand zu erreichen ist eine intelligente Planung

des konstruktiven Holzschutzes notwendig – besonders im Hinblick auf die Einführung

der RI-EBW-Prüf [3] und der dort enthaltenen Ergänzungen zur DIN 1076.

3. Entscheidung pro Holz

3.1. Genehmigung der Maßnahmenvorschläge

Finanziert aus Mitteln des Konjunkturpaket II (Gesetz zur Sicherung von Beschäftigung

und Stabilität in Deutschland vom 02. März 2009) erhielt NRW Mitte 2009 die Zustim-

mung des BMVBS zum Bau von 4 Grünbrücken.

Abbildung 4: Übersicht Grünbrücken in NRW

Kriterien für die Vorschläge diverser Maßnahmen waren

- fundierter Nachweis der naturschutzfachlichen Eignung,

- Baurechtserlangung ohne Planfeststellung,

- Eignung der Standorte in bautechnischer Hinsicht,

- Stand der planerischen Überlegungen und auch Gutachten,

- Geschätzte Kosten

- Konsens aller Beteiligten.

Zielsetzung für den Standort Nettersheim: „Die Vernetzung von Lebensräumen der in der

bundesweiten FFH-Ampelbewertung ‚ROT/schlecht‘ eingestuften Wildkatze und die Ver-

meidung der artenschutzrechtlich thematisierten Tötung von Individuen“.



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Auf die Wildbrücke Heinzenberg bei Nettersheim (gemäß MAQ [4] bezeichnet man Que-

rungshilfen für Tiere als Wildbrücken), ca. 2,0 km vor dem Ausbauende der A1 im Süden

von NRW wird im Folgenden eingegangen.

3.2. Konzeptionierung der Konstruktion

Die Festlegung des Standortes nahe Nettersheim (Eifel) am Heinzenberg wurde das BfN

(Bundesamt für Naturschutz) und dem BUND (Bund für Umwelt und Naturschutz

Deutschland) bestätigt. Der ca. 10 m tiefe Einschnitt der 4-streifigen A1 zeigte sich vor-

teilhaft für die Errichtung einer Bogenkonstruktion. Der anstehende Fels bietet hervorra-

gende Voraussetzungen für eine setzungsarme Gründung.

Einen ersten Aufschlag in punkto Realisierung von Grünbrücken in reiner Holzbauweise

über Verkehrswegen machte die DEGES mit der Errichtung der Grünbrücke Wilmshagen

im Zuge der B96n bereits im Jahre 2004 [5][6]. Hiervon inspiriert entstand in der Regio-

nalniederlassung Ville-Eifel (Landesbetrieb Straßenbau NRW) die Idee, dem in der Region

Nettersheim tief verwurzelten Umgang mit Holz als ökologischen Baustoff ein weithin

sichtbares Zeichen zu geben. In Nettersheim wurde bereits 1998 das mittlerweile euro-

paweit anerkannte Holzkompetenzzentrum Rheinland angesiedelt.

Auf Einladung von Herrn Klein, Leiter der Regionalniederlassung Ville-Eifel, berichtete im

August 2009 Herr Dr. Kleinhanß von der DEGES Berlin von den Erfahrungen beim Bau und

Betrieb der Grünbrücke Wilmshagen. Er konnte anhand eines über 5 Jahre dauernden

Monitoring nachweisen, dass die für einen Schädlingsbefall kritische Grenze von 20% Holz-

feuchte zu keinem Zeitpunkt und an keiner Stelle der Holzkonstruktion erreicht wurde.

In Fortführung dieser ersten Generation von Grünbrücken in Holzbauweise entschied man

sich in Euskirchen für eine Kombination der beiden Baustoffe Holz und Beton mit der

Intention, die Eigenschaften Nachhaltigkeit und Dauerhaftigkeit zu vereinen.

Besonderes Augenmerk galt dabei, wie in Wilmshagen, dem konstruktiven Holzschutz:

Mit der oben liegenden Ortbetonschale, wird der Ästhetik von sichtbarem Holz eine dau-

erhafte Grundlage geboten.

Die vorwiegend ruhenden Belastungen und die Erdüberschüttung schaffen günstige stati-

sche Voraussetzungen für die Errichtung eines in Europa einmaligen Bogentragwerks in

Holz-Beton-Bauweise.

Die Regionalniederlassung Ville-Eifel erhielt volle Unterstützung von Herrn Dr. Marzahn,

Abteilungsleiter Konstruktiver Ingenieurbau des Betriebssitzes Gelsenkirchen (vorgesetz-

te Dienststelle).

Die drei weiteren Bauwerke in NRW wurden als Stahlbetonkonstruktionen konzipiert.

3.3. Konzeptionierung der Fachplaner

Zur Erstellung von Entwurfsplanung, Ausschreibung und Ausführungsplanung wurde Ende

2009 das Ingenieurbüro Setzpfandt aus Weimar, respektive deren Niederlassung in Düs-

seldorf beauftragt. Den Auftrag zur Prüfung der Ausführungsunterlagen erhielt Herr Prof.

Dr. Rautenstrauch aus Weimar, der bereits auf Erfahrungen mit Holz-Beton-Verbund-

Konstruktionen zurückgreifen kann. Hierzu zählen mehrere Forschungsarbeiten [7][8] an

der Bauhaus Uni Weimar und nicht zuletzt der Bau der Birkbergbrücke Wippra in Sachsen

Anhalt in 2008 [9].

3.4. Vergabe der Bauleistung

Die Ausschreibung der Bauleistungen wurde am 17.10.2010 veröffentlicht. Nebenangebo-

te mit Änderung Überbaukonstruktion wurden nicht zugelassen. Den Zuschlag zum Bau

der Wildbrücke Heinzenberg erhielt am 17.12.2010 die Fa. Weiland Bau GmbH, Mecher-

nich. Seit März 2011 betreibt sie von dort aus, in nur ca. 15,0 km Entfernung, die Bau-

stelle - aller Voraussicht nach bis Juni 2012. Die Baukosten betragen rund 3,5 Mio. Euro.



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4. Leitmotive vom Entwurf bis zum Bau: Dauerhaftig-keit und Unterhaltungsfreundlichkeit

4.1. Die Holz-Beton-Hybridkonstruktion

Ursprünglich als Holz-Beton-Verbundkonstruktion geplant, ließ sich diese Baustoffkombina-

tion hauptsächlich aufgrund differenter Verformungen aus Schwinden und Temperaturdeh-

nungen nicht verwirklichen. Die günstig erscheinende Korbbogenform und die überwiegend

ruhenden Lasten reichten nicht aus, die Anordnung von Fugen einzugrenzen.

Abbildung 5: Ideenskizzen Dr.-Ing, Setzpfandt

Abbildung 6: Grünbrücke Nettersheim - Funktionsweise der Holz-Beton-Hybrid-Konstruktion

Mit der europaweit einmaligen Holz-Beton-Hybrid-Konstruktion bleibt der Anteil von Holz

an der Lastabtragung erhalten.

Ein schlanker, eingespannter Stahlbetonbogen, d = 40 cm bis 65 cm, wird mit unterge-

hängten, blockverleimten Holzträgern, b = 80 cm, h = 40 cm bis 95 cm, verstärkt.

Die unterschiedlichen Schwind-, Kriech- und Temperaturdehnverhalten werden durch

schubweiche Verbindungen mit Zugstangen aus Edelstahl verhindert. Die erforderliche

gegenseitige Verschiebung der Querschnittsteile aus Holz und Beton ermöglicht eine Folie

zwischen Holz und Beton.

Die Blockbalken übernehmen eine Doppelfunktion: Zum einen tragen sie die Lasten aus

Schalung, Bewehrung und Beton während der Bauphase, zum anderen Verstärken sie im

Endzustand den Stahlbetonbogen.

Im Kraftzusammenspiel übernimmt der Stahlbetonbogen die Aufnahme der Druckkräfte,

während die Holzträger die Schnittgrößen aus Biegung aufnehmen. Hierbei kommt die

Korbbogenform des Betons voll zur Entfaltung.

Die insgesamt 50 m lange Holz-Beton-Hybridkonstruktion mit einer Stützweite von

36,0m liefert eine solide Grundlage für den im Brückenbau etablierten, 2-lagigen Abdich-

tungsaufbau mit Bitumenschweißbahnen gem. ZTV-ING. Damit kann auf den konventio-

nellen, seit Jahrzehnten bewährten und bis heute ständig weiter entwickelten Schutz von

Ingenieurbauwerken zurückgegriffen werden.

Die in aufwendigen, lichttechnischen Berechnungen gemäß DIN DIN 67524-1 ermittelte

Form schafft günstige Lichtverhältnisse während der Ein- und Ausfahrt und gestattet den

Verzicht auf eine künstliche Beleuchtung.



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4.2. Schwerpunkt: Dauerhaftigkeit

Maßnahmen des konstruktiven Holzschutz nach DIN 68800 dienen immer dem Zweck der

Dauerhaftigkeit. Aufgrund seiner Geometrie ist das Bauwerk luftdurchflutet. Sich nieder-

schlagende Feuchtigkeit aus Sprühnebel des Straßenverkehrs oder Tauniederschlag wird

schnell aus dem Bauwerksbereich transportiert. Die Stirnflächen aller Blockbalkenträger

haben im Endzustand keinerlei Kontakt mit Beton – die Blockbalken sind allseitig, mit

Ausnahme der Oberseite, von Luft umgeben. Eine zweilagige Folie in der Kontaktfläche

zwischen Betonbogen und Holzblockbalken verhindert den Feuchtetransport vom Beton

ins Holz.

Abbildung 7: Einbaufertiger Blockbalken Abbildung 8: Einheben der Träger

Abbildung 9: Abdichtungsaufbau

Selbstverständlich ist die Verwendung von technisch getrocknetem Holz sowie das Auf-

bringen eines chemischen Holzschutzes. Das Abdichtungspaket aus zweilagigen Bitumen-

dichtungsbahnen, Schutzbeton, Geotextil, und Wurzelschutzbahnen ist geeignet, dauer-

haft das Eindringen von Wasser aus dem Überschüttungsbereich zu vermeiden. Der dar-

unter liegende Konstruktionsbeton des Bogens bietet, weil ausnahmslos im Druckbereich

liegend, darüber hinaus einen zusätzlichen Schutz. Sämtliche Befestigungsmittel werden

in Edelstahl nach bauaufsichtlicher Zulassung Z-30.3.6l hergestellt, wobei für die Wahl

der Stahlsorten die höchste Korrosionswiderstandsklasse IV zu Grunde gelegt wird.

Gegen Brandeinwirkungen ist die Hybridkonstruktion ebenfalls gefeit: Die großen Balken-

abmessungen wirken sich günstig auf den Feuerwiderstand aus, sodass die Klasse F120

erreicht wird. Ein Austausch von einzelnen Trägern im Falle eines Brandschadens oder

anderer Schädigungen, wie z.B. der Anprall von Fahrzeugen, fand sowohl statisch als

auch konstruktiv Berücksichtigung.

Die Kontrolle der Feuchte in den Holzbalken wird über einen Zeitraum von mind. 2 Jahren

mit speziell zu diesem Zweck gefertigten Sonden bis in Tiefen von 40 cm durchgeführt.



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4.3. Schwerpunkt: Unterhaltungsfreundlichkeit

Abbildung 10: Edelstahlverankerung in Fertigung Abbildung 11: Öffnungen für endoskopische Unters.

Aspekte der Unterhaltung sind u.a. durch die Möglichkeit einer uneingeschränkten visuel-

len Prüfung aller Blockbalkenträger berücksichtigt. Durchgangslöcher in den Ankerplatten

ermöglichen endoskopische Untersuchungen der Befestigungsteile. Die Qualität der Edel-

stahlverankerung ist durch die unabhängige, von Straßen.NRW beauftragte Überwachung

der Fertigung gewährleistet.

5. Aspekte der Bauausführung

5.1. Schwerpunkt: Bauüberwachung

Sowohl die Bauüberwachung als auch die fachtechnische Baubegleitung sind bei innovati-

ven Bauweisen hohen Anforderungen ausgesetzt. Es müssen Detaillösungen gefunden

werden, für die keine Erfahrungen vorliegen.

Abbildung 12: Einfädeln der Träger; Montagehilfsgelenk Abbildung 13: Hilfsgelenk im Scheitel

Besondere Beachtung erforderte die Ausführung des Traggerüstes, welches als Dreige-

lenkbogen ausgebildet die Lasten aus Schalung, Bewehrung und Beton über Montage-

hilfsgelenke in die Kämpfer einleitete. Die hohen Druckkräfte im Scheitel bedingten hohe

Maßgenauigkeiten bei der Herstellung der Hilfsgelenke. Imperfektionen im Millimeterbe-

reich bewirkten Zusatzbeanspruchungen, die zum Versagen der Konstruktion hätten füh-

ren können.

Eine weitere Vorgabe aus der Statischen Berechnung des Traggerüstes war die Einhal-

tung eines maximalen Betonierhöhenunterschieds von 50 cm - neben der Kontrolle der

Verformungen während des Betoniervorgangs, die wichtigste Vorgabe. Teil des Betonier-

konzeptes war der Einsatz von 4 Betonpumpen und Betonierkolonnen mit jeweils 7-8

Personen. Ständig wurde der Einbau des Betons synchronisiert und parallel dazu die Ver-

formungen in Messprotokollen dokumentiert. Die Auswertung der Protokolle belegte die

Einhaltung der Werte aus den Verformungsberechnungen.



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Abbildung 14: Überblick Betonbaustelle

Abbildung 15: Betonierkolonne im Einsatz Abbildung 16: In Teilbereichen mit Deckschalung

6. Fazit und Ausblick

Der Bau der Wildbrücke Heinzenberg bei Nettersheim vereint die beiden Baustoffe Holz

und Beton in optisch ansprechender Art. Die Ästhetik der massiven Blockbalken spricht

für sich – die Harmonie von Holz und Beton wird sichtbar.

Die gewissenhafte Planung und Durchführung des konstruktiven Holzschutz garantiert

Dauerhaftigkeit und Unterhaltungsfreundlichkeit.

Der Erfolg in der Zusammenarbeit aller am Bau Beteiligten, vom Entwurf bis zum Bau

bestätigte die Entscheidung pro Holz im Falle der Wildbrücke Heinzenberg bei Netters-

heim. Die zu Beginn der Planungsphase in gemeinsamer Anstrengung erworbenen Er-

kenntnisse rund um das komplexe Kraftzusammenspiels von Holz und Beton können bei

zukünftigen Projekten von großem Nutzen sein.

Die Regionalniederlassung Ville-Eifel hofft darauf, in naher Zukunft die A1 weiter Rich-

tung Süden bauen zu können. In ca. 3,0 km Entfernung von der Wildbrücke Heinzenberg

entfernt ist die Errichtung einer weiteren Grünbrücke fest eingeplant ...



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7. Literatur

[1] Martin Mertens: Zustandsprüfung von Holzbrücken- eine kritische Bestandsauf-

nahme. Brückensymposium Schwäbisch Hall, 22.10.2010.

[2] DIN 1076 Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Überwachung

und Prüfung (1999)

[3] BMVBS: RI-EBW-PRÜF (Richtlinie zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Auf-

zeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksprüfung. Stand: Entwurf

02/2012

[4] Merkblatt zur Anlage von Querungshilfen für Tiere und zur Vernetzung von

Lebensräumen; MAQ, Ausgabe 2008, FGSV

[5] DEGES: Broschüre Verkehrsfreigabe der Strelasundquerung, 16.06.2010, S. 17

[6] Kleinhanß, Karl: Grünbücken – Erfahrungen und Erkenntnisse in reiner Holzbau-

weise, Brückenbau-Symposium „Grünbrücken“, Stuttgart 16.02.2012

[7] Simon, A.; Barthl, J.; Rautenstrauch, K.: Die Birkbergbrücke Wippra – Deutsch-

lands erste Straßenbrücke in Holz-Beton-Verbundbauweise. Tagungsband 19.

Dresdner Brückenbausymposium März 2009, S. 287 – 296

[8] Simon, Antje: Analyse zum Trag- und verformungsverhalten von Straßenbrücken

in Holz-Beton-Verbundbauweise. Dissertation, Bauhaus-Universität Weimar, 2008

[9] Rautenstrauch, Karl: Holz-Beton-Verbundbauweise bei Schwerlastbrücken – Zum

Tragverhalten und dem gebauten Pilotprojekt. Ingenieurholzbau; Karlsruher Tage

2009, S. 32 – 44.

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