Erdbebensicherung für Brücken

Das Teilstück des neuen Highways mit den beiden Brücken: vorne das EcoViadukt, hinten die Parahaki-Brücke über den Manawatū
© NZTA

Im Jahr 2017 gab es mehrere Erdrutsche in der Manawatū-Schlucht auf der Nordinsel Neuseelands, welche die Straße durch die Schlucht (State Highway 3) verschütteten. Aufgrund der geologischen Risiken wurde die Sanierung gestoppt und stattdessen der neue, vierspurige Te Ahu a Turanga – Manawatū Tararua Highway einige Kilometer weiter nördlich gebaut.

Viadukt und Brücke

Der Neubau erforderte unmittelbar hintereinander zwei je 300 Meter lange Brückenbauwerke: das EcoViadukt und die Parahaki-Brücke, letztere 30 Meter über dem Fluss Manawatū. Maurer lieferte dafür die vier Übergangskonstruktionen (Üko).

Ükos sind flexible Bauelemente, die an den Übergängen zum Festland die Bewegungen ausgleichen, die die Brücke infolge von Verkehr, Wind und Temperaturschwankungen macht. Gleichzeitig stellen sie sicher, dass der Verkehr ohne Einschränkung über diese Nahtstelle fahren kann, unabhängig vom Verschiebezustand der Üko. Die Konstruktionen werden rechtwinklig zur Fahrtrichtung eingebaut. In Neuseeland mussten sie eine Reihe besonderer Kriterien erfüllen:

Erdbebensicherheit mit wesentlich größeren Bewegungen

Aufnahme von Verdrehungen aus Brückenschwingungen

Geräuschminderung bei Fahrzeugüberfahrt

Spezieller Korrosionsschutz wegen extremen Klimas

Die frisch verzinkten Ükos
© MAURER

Maurer setzte deshalb Übergangskonstruktionen mit Schwenktraversen ein, wie sie in anspruchsvollen Brücken weltweit genutzt werden. Sie erlauben Bewegungen von bis zu 3 Metern und ggf. mehr sowie Verdrehungen in alle Richtungen, ohne dabei beschädigt zu werden. Die namensgebenden Schwenktraversen tragen die obenliegenden, parallelen Profile. Die Traversenbalken sind gegeneinander ausgerichtet und sorgen so dafür, dass sich die öffnenden und schließenden Bewegungen der Brücke gleichmäßig auf die Dichtprofile zwischen den Stahlprofilen verteilen.

Eine Besonderheit der Schwenktraversen-Konstruktionen von Maurer ist die Lagerung: Statt in einfachen Elastomerlagern laufen die Stahlprofile in W-förmigen MSM-Lagern. Diese sogenannte Katamaran-Lagerung lässt die Profile leichter und präziser über die Traversen gleiten. Das verhindert Zwängungen und erhöht die Lebensdauer auf über 100 Jahre.

Konstruktionen mit Fusebox

Beim EcoViadukt wurden zwei 22 Meter lange Ükos vom Typ MSM DS5 eingebaut, bei der Parahaki Bridge zwei 21 Meter lange vom Typ MSM DS7-F. Die Zahl 5 bzw. 7 benennt die Anzahl der Dichtprofile. Die 7 Profile erlauben insgesamt Servicebewegungen von bis zu 560 Millimetern. F steht für Fusebox, ein System für Bewegungsreserven im Erdbebenfall. Die Fusebox erlaubt bei der Parahaki-Brücke eine Erdbebenbewegung von bis zu 1.505 Millimeter. Damit sind diese Ükos die größten in Neuseeland.

Brücke über die Wellington-Verwerfung

Das EcoViadukt, rechts der noch offene Bereich ohne Üko
© Te Ahu A Turanga Alliance

Neuseeland ist eine seismisch sehr aktive Region. Die Straße verläuft weniger als 20 Kilometer entfernt von drei aktiven Verwerfungen und die Parahaki-Brücke überspannt eine davon ausgehende Verwerfungslinie. Die Brückenbelastung wurde aus einer standortspezifischen Gefahrenbewertung (Site-Specific Seismic Hazard Assessment – SSSHA) abgeleitet. Die daraus resultierenden Anforderungen für den Brückenbau liegen 20 bis 50 Prozent über der neuseeländischen Erdbebennorm NZS1170.5 (New Zealand Structural design actions, Part 5: Earthquake actions).

Die Brücke kann im Erdbebenfall sehr hohe Verschiebungen erfahren. Damit die Ükos nicht überdimensioniert, sondern ökonomisch effizient gebaut werden konnten, sind sie mit einem Fusebox-System versehen. Für den Service-Lastfall reichen die 7 Dichtprofile für 560 Millimeter Bewegung aus. Im sehr seltenen Erdbebenfall wird die Fusebox aktiv. Ausgelöst wird sie durch große seismische Schließbewegungen, wenn sich die Üko vollständig schließt, also alle Profile aneinanderliegen. Die Fusebox verhindert, dass die Üko zwischen Brücke und Widerlager gequetscht wird. Es gibt verschiedene Fusebox-Systeme. Bei der Parahaki-Brücke wird die Üko über eine schräge Stahlrampe nach oben gedrückt, ausgelöst durch das absichtliche Versagen bestimmter Schweißnähte an definierten Stellen.

Die Üko selbst wird dabei nicht beschädigt. Nach einem Erdbeben bleibt sie für Rettungsfahrzeuge überfahrbar. Später wird sie wieder in den Fugenspalt gedrückt und auch der normale Verkehr kann wieder fließen.

Verdrehungen und Geräuschminderung

Fertig einbetonierte Ükos
© Te Ahu A Turanga Alliance

Über den Erdbebenschutz hinaus berichtet Marcel Gruber, Sales Manager Asia-Pacific bei Maurer, von einer besonderen Herausforderung: „Sie bestand darin, der anspruchsvollen australisch-neuseeländischen Spezifikation für modulare Dehnfugen gerecht zu werden, welche Maurer voll umfänglich erfüllt hat.“

Die MSM-Ükos sind schon allein durch ihre Bauweise dazu in der Lage, die geforderten Verdrehungen aufzunehmen. Diese resultieren daraus, dass der Highway eine Kurve macht und Auflasten an der äußeren Kurven- bzw. Brückenseite zu einem Verwinden des Brückendecks am Fahrbahnübergang führen.

Die vorgegebene Geräuschminderung erreicht Maurer durch speziell profilierte Rauten auf der Oberfläche, die den Geräuschpegel stark reduzieren. Die Rauten sind oben aufgeschweißt. Das ist bei Maurer Standard, weil verschweißte Elemente erheblich länger halten als verschraubte, die sich durch das ständige Überfahren lösen können.

Die Üko beim Einhub vor dem Einbetonieren
© MAURER

Alle vier Ükos sind mit einer 140 µm dicken Schicht feuerverzinkt, eine besondere Vorgabe des Bauherrn, um hohen Korrosionsschutz in den neuseeländischen Witterungsbedingungen zu erreichen.

Die Konstruktionen wurden in München produziert, verschifft und im Februar und April 2025 eingebaut. Der neue Highway wurde Ende 2025 eröffnet. Bauherr war die Staatliche Baubehörde NZTA (New Zealand Transport Agency Waka Kotahi), Bau- und Planungspartner die Te Ahu a Turanga Alliance.

Maurer SE
www.maurer.eu