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.