Ein Bogen über die Tamina
3D-Planung unterstützt Brückenbau
Abbildung: Tamina Brücke, Pfäfers, Leonhardt, Andrä und Partner / Bastian Kratzke, Visualisierung: Allplan
Abbildung: Tiefbauamt Kanton St.Gallen
Abbildung: Ingenieurbüro Leonhardt, Andrä und Partner
Abbildung: Tiefbauamt Kanton St.Gallen
Abbildung: Tiefbauamt Kanton St.Gallen
Abbildung.: LAP
Die Taminabrücke ist die größte Bogenbrücke der Schweiz. Dank 3D-Modellierung konnte während der Planungsphase die Baubarkeit des Entwurfes aufgezeigt
werden: Eine ganzheitliche Planung des komplexen Bauwerkes war möglich.
Die Taminabrücke, die am 22. Juni 2017 für den Verkehr freigegeben wurde, ist mit einer Bogenspannweite von 265 Metern, der Überbaulänge von 417 Metern und einer Höhe von 220 Metern über Talgrund die größte Bogenbrücke der Schweiz. Sie verbindet die Dörfer Pfäfers und Valens im Kanton St. Gallen, die bislang durch die tiefe Taminaschlucht getrennt waren. Die Gemeindestraße nach Valens verlief durch ein aktives Hangrutschungsgebiet, in dem die Steinschläge und Straßenabsenkungen ein erhöhtes Verkehrs-risiko darstellten und auch erhebliche Kosten für den Straßenunterhalt verursachten.
Allplan Engineering für den Wettbewerbsbeitrag
Im Jahr 2007 wurde ein öffentlicher Wettbewerb für das Projekt Taminabrücke ausgelobt, aus dem das Ingenieurbüro Leonhardt, Andrä und Partner (LAP) als Sieger hervorging. Bereits bei der Ausarbeitung des Wettbewerbsbeitrages kam bei LAP Allplan Engineering zum Einsatz. Nach dem gewonnenen Wettbewerb wurde das Ingenieurbüro mit der Tragwerksplanung beauftragt. Es mussten zahlreiche Beanspruchungen, unter anderem durch Wind und Erdbeben im Bau- und Endzustand oder bei Ausfall eines Spannkabels, untersucht werden. Die Abmessungen des Wettbewerbsentwurfs konnten im Wesentlichen bestätigt und im Detail weiter optimiert werden.
Entwurfsplanung mit CAD-System
Bei der Erstellung der Entwurfs- und Ausschreibungsunterlagen wurde auf Allplan Engineering als CAD-System gesetzt. Als hilfreich hat sich die 3D-Modellierung im kritischen Bereich der Kämpferstieleinbindung in den Überbau erwiesen. Markus Förster, Abteilungsleiter Brückenbau bei LAP, erklärt: „Bereits in dieser Planungsphase waren umfangreiche Darstellungen zu Spanngliedführung und Bewehrung erforderlich, um der Bauherrschaft einerseits die Baubarkeit des Entwurfes aufzuzeigen und gleichermaßen die anbietenden Baufirmen für die herausfordernden Rahmenbedingungen zu sensibilisieren. Mit Allplan Engineering stand dafür ein ausgereiftes und sehr leistungsfähiges Werkzeug zur Verfügung.“
Passend zur Situation mit sehr steilen Talflanken und der großen Taltiefe setzt sich das Tragwerk aus einem Bogen und einem über die Kämpferstiele und Bogenständer monolithisch verbundenen Durchlaufträger zusammen. Das Herzstück des Tragwerks bildet der Bogen mit einer Spannweite von 265 Metern. Der Bogen ist beidseitig in den Kämpfern eingespannt. Die Querschnittshöhe variiert zwischen vier Metern am Kämpfer Pfäfers und zwei Metern am Bogenscheitel. Auch die Breite reduziert sich zwischen neun Metern am Kämpfer Pfäfers und fünf Metern im Scheitelbereich. Um Gewicht zu sparen, ist der Bogen auf mehr als der Hälfte seiner Länge als Hohlquerschnitt konzipiert.
Überbau und Fahrbahn-Querneigung
Der Überbau wurde durch einen Betonhohlkasten gebildet und die Stegbreite des Überbaus mit 55 Zentimetern geplant, sodass zwei Stegspannglieder pro-
blemlos nebeneinander untergebracht werden konnten. Um Platz für die Spanngliedverankerungen zu schaffen, wurden die Stege an den Enden der Bauabschnitte auf bis zu 1,21 Meter verbreitert. Die Dicke der Fahrbahnplatte beträgt im Maximum 50 Zentimeter und reduziert sich zwischen den Stegen auf 30 Zentimeter. Wie auch bei den Stegen wurde die Plattendicke am Ende der Bauabschnitte erhöht, um die Veran-
kerungen der Spannglieder anordnen zu können.
Aufgrund der Trassierung im Grundriss mit kreisförmigen Bögen an den Bauwerksenden wurde eine Veränderung der Fahrbahn-Querneigung erforderlich, was zu Verwindungen der Fahrbahnplatte in Teilbereichen der Brücke führte. Der Wert der Querneigung variiert von fünf Prozent in Richtung Norden auf der Seite Valens bis zu fünf Prozent in Richtung Süden auf der Seite Pfäfers.
Erfolgsfaktor 3D-Planung
Die Ausführungsplanung wurde ebenfalls von LAP übernommen. Infolge der Erfahrungen aus vielen Brückenbauprojekten wurde auch hier von Beginn an auf den Einsatz von Allplan Engineering gesetzt. Insbesondere die umfangreiche 3D-Funktionalität trug zum Erfolg der ganzheitlichen Planung des komplexen Bauwerkes bei.
Das erfolgreiche Zusammenspiel von Planung, Software und Ausführung beschreibt Markus Förster an folgendem Beispiel: „In Abstimmung mit den ausführenden Unternehmen und unter Berücksichtigung des verwendeten Schalungssystems wurde jeder der 55 abschnittsweise geraden Betonierabschnitte des Bogens exakt in das 3D-Modell eingearbeitet. Auf dieser Grundlage konnte die Soll-Lage jedes einzelnen Segments ermittelt und als Grundlage für die präzise Einmessung der Schalung genutzt werden.“ Am Ende der Bauzeit waren 14.000 m3 Beton, 3.000 t Bewehrung, 180 t Vorspannlitzen und 140 Spanngliedverankerungen verbaut.
