Fuß-/Radwegebrücke „Ein Brückenschlag für Lahr“

Aufgabe und Idee
Ziel des vorliegenden Projektes ist es, auf die komplexen geometrischen Rahmenbedingungen der Aufgabe mit einer einzigen klaren Formidee zu antworten. Dabei soll einer Ausgewogenheit der baulichen Proportionen sowie einer schlichten Eleganz im Detail Vorrang vor einer spektakulären Inszenierung des Tragwerks gegeben werden. Die Primärgestalt der Brücke entwickelt sich unmittelbar aus den Anforderungen von Städtebau, Funktionalität und Tragwerkslogik und führt diese zu einer entwurflichen Synthese, deren Qualitäten auch auf den zweiten Blick noch einiges entdecken lassen.
Der Grundriss der Brücke ist Teil einer Ellipsenkontur, die so in das Grundstück einbeschrieben ist, dass sie die beiden Hauptrichtungen und somit Mauerfeldpark und Stegmattenpark miteinander verknüpft und dabei in großzügigem Schwung die vorhandenen Verkehrstrassen unter- bzw. überquert. An beiden Enden der Brücke werden die ersten 2-3 Höhenmeter jeweils als massiv unterbaute Rampen ausgebildet, so dass das eigentliche Brückenbauwerk erst westlich der B3/Freiburger Straße und nördlich der Seeterrasse beginnt und die Brückenlänge so auf 230m reduziert werden kann.
Im Bereich Stegmattenpark nimmt die Brücke die nach Süden weiterführende Radwegeverbindung auf und knüpft gleichzeitig über eine westlich vorgelagerte Treppenanlage auf kurzem Wege an die Seepromenade an. Die geplante Seeterrasse wird in Form von Sitzstufen auf ganzer Breite an die Brücke angebunden, es entsteht ein reizvoller Ort des Verweilens mit Blick auf den Seepark. Brücke und Landschaftsidee wachsen zusammen.
Am Ostende der Brücke wird die Rampe zum Mauerfeldpark hin angeböscht, so dass durch den Entfall des nördlichen Geländers auch hier ein großzügiger Übergang von der Brücke in den angrenzenden Park möglich wird.
Der Brückenkörper ist in seinem Querschnitt asymmetrisch ausgebildet. Die Stützung erfolgt auf der Innenseite des Ellipsenradius, die auskragende Platte verjüngt sich zur Außenseite der Ellipsenkontur auf das statisch notwendige Minimum. Demselben Prinzip folgt auch die differenzierte Ausformung der beiden Geländer: Auf der Außenseite der Brückenkontur wird ein schlichtes Rundstabgeländer mit maximaler Transparenz vorgeschlagen, während auf der Innenseite eine geschlossene Brüstung mit integrierter Beleuchtung ausgebildet wird. Die Brücke öffnet sich mit maximaler Schlankheit und Transparenz zur Ortszufahrt von Westen und findet ihren Halt auf der der Stadt zugewandten Innenseite der Kurve.
Die maximale Spannweite erreicht die Brücke in ihrer Mitte im Bereich der Querung der B415 mit jeweils etwa 38m Stützenabstand. Von hier aus verringert sich die Spannweite zu beiden Seiten mit konstantem Reduktionsfaktor von etwa 0,8 zu den Brückenauflagern hin. Die zu den Rändern hin geringer werdenden Stützweiten reagieren auf die parallel dazu abnehmende Höhe der Brücke und führen so zu einem gleichbleibend ausgewogenen Seitenverhältnis von Spannweite zu Brückenhöhe. Der Brückenquerschnitt auf der Innenseite der Kurve wächst mit ansteigender Spannweite von 30cm auf 120cm kontinuierlich an, während er auf seiner Außenseite konstant schlank bleibt. Die kontinuierliche Gestalt der gewählten Grundrissgeometrie findet ihre Entsprechung im Aufriss und lässt so eine in sich logische Gesamtfigur mit akzentuierter Mitte entstehen.
Die Pfeiler werden als unregelmäßige Tetraeder ausgebildet, die sich zur Außenseite der Brücke und zu ihrem jeweiligen Pfeilerfuß hin auf einen Punkt verjüngen, während sie auf der Auflagerseite mit der geschlossenen Brüstung flächig verschmelzen und durch ihre Breite die vorhandene Stützweite reduzieren. Die Geometrie der Brückenpfeiler folgt insofern der Logik des gesamten Brückenbauwerks und setzt durch ihre ungewöhnliche Erscheinung einen unverwechselbaren und markanten Akzent an der Zufahrt nach Lahr.
Der Anschluss an die Breslauer Straße wird durch eine einläufige Treppe sichergestellt, die tangential aus der Brückenkurve ausschert.
Die geschlossene Brüstung auf der Innenseite der Brücke wird von ihrem oberen Abschluss aus beidseitig und blendfrei in ein kontinuierliches Streiflicht getaucht, welches den geschwungenen Verlauf der Brücke betont und bereits aus großer Distanz wahrgenommen wird. Dieses LED-Band dient gleichzeitig der Grundausleuchtung der Brückenfahrbahn für Fußgänger und Radfahrer und ist in seinem Unterhalt sehr langlebig und wartungsarm. Durch ein System von Sensoren wird diese Beleuchtung bei Anwesenheit von Brückennutzern punktuell intensiviert, so dass die Nutzer sich jeweils in ihrer eigenen „Lichtwolke“ bewegen. Die aktuelle Nutzerfrequenz wird zum gestalterischen Ausdrucksmittel, die Brücke zu einem interaktiven Bauwerk mit wechselndem Erscheinungsbild.
Die Brückenpfeiler werden aus einem weißen Kiesfeld heraus, welches dem Verlauf der Brücke folgt, verdeckt angestrahlt.
Die Brücke wird als fugenloser geschlossener Hohlkasten in Stahl hergestellt. Ihr weißer Anstrich unterstreicht die feine Geometrie und führt zu einem reizvollen Spiel von Licht und Schatten.
Das Steigungsmaß der Brücke beträgt komfortable 4,0% (Nordrampe) bzw. 4,5% (Südrampe) und ist an den Enden und dem Scheitelpunkten entsprechend den Vorschriften ausgerundet.
Die erforderlichen Abstände zu den vorhandenen Leitungstrassen im Boden, sowie zur Elektrofreileitung sind gewährleistet, der Blick auf die Ampelanlage bleibt uneingeschränkt frei. Die Linienführung der Einzäunung während der Landesgartenschau ist völlig unproblematisch.

Tragwerk und Bauablauf
Statisches System
Das grundlegende statische System ist klar und nachvollziehbar: es besteht aus einem Mehrfeldträger aus Stahl, der mit tetraederförmigen Stützen biegesteif verbunden ist. Als Querschnitt wird ein geschweißter Hohlkasten gewählt.
Der im Grundriss gekrümmte Brückenträger hat zwischen den massiv unterbauten Rampen eine Länge von ca. 230m. Die Stützenabstände sind variabel und verringern sich jeweils zu den Enden um einen konstanten Faktor. Dadurch werden die Möglichkeiten genutzt, Stützen zu platzieren, wo dies möglich ist, was zu einer effizienten Querschnittsgestaltung führt. Zudem entsteht ein Mehrfeldsystem mit variablen Feldern und kurzen Spannweiten in den Endfeldern. Die maximale Spannweite entsteht im Bereich der B36 und beträgt dort ca. 38m. Die Beanspruchung des Trägers erhöht sich bei zunehmender Spannweite. Um eine gleichmäßige Ausnutzung zu erreichen, und damit einen effizienten Materialeinsatz zu ermöglichen, ist die Bauhöhe des Trägers der Beanspruchung angepasst. Im Bereich der maximalen Spannweite hat der Hohlkastenträger eine Bauhöhe von 1.20m. Zu den Rampen nimmt sie bis auf 0.30m ab. Die Pfeiler sind so angeordnet, dass unter Eigenlasten keine Torsionsbeanspruchungen im Brückenträger entstehen. Dazu sind die Auflager im Schwerpunkt des gekrümmten Hohlkastenträger angeordnet. Dieser liegt ca. 80cm neben dem Querschnitts-Schwerpunkt. Verkehrslasten erzeugen zum Teil Torsionsbeanspruchungen, für die jedoch der gewählte Hohlkastenquerschnitt ideal geeignet ist. Durch die Krümmung der Brücke im Grundriss summieren sich die Torsionsbeanspruchungen lediglich über ein Feld und können dann über schiefe Biegung als Kräftepaar in die Stützen eingeleitet werden.
Alle Stützen sind an ihren Fusspunkten gelenkig ausgebildet. Dieser Form –am Stützenkopf eingespannt, am Fuss gelenkig gelagert– entspricht und folgt die tetraederförmige Gestaltung der Stützen. Die Lager sind statisch unverschieblich ausgebildet und kommen ohne wartungsintensive Brückenlager aus, sie ermöglichen aber durch eine Verdrehung der Stützen um den Fusspunkt auch die horizontale Auslenkung des Stützenkopfs.
Durch die mehrfache Stützung der Brücke entstehen moderate Gründungslasten. Auf Basis der Angaben in der Wettbewerbsauslobung kann eine Gründung über Einzelfundamente mit ca. 4.0m x 4.0m x 1.5m auf Magerbetonauffüllungen als sinnvolle und einfache Lösung gewählt werden. Durch die Magerbetonauffüllung wird auf der stark steinigen Kiesschicht in ca. 3,80m Tiefe gegründet. Im Gutachten zur Überführung der B3 wird die Kiesschicht in einer Lage von ca. 6,50m angegeben. In diesem Fall ist zu untersuchen, ob die oberen Erdschichten die verhältnismäßig geringen Bodenpressungen aus den Einzelfundamenten aufnehmen können, oder ggfs. Rammpfähle erforderlich werden.
An den Rampen wird die Brücke jeweils in Längsrichtung beweglich gelagert. Das führt dazu, dass Verformungen aus Temperaturänderungen günstig aufgenommen werden können: Zum einen dehnt sich die Brücke in Längsrichtung um ca. 4cm, zum anderen kann der Bogen im Grundriss ,,atmen‘‘, d.h. der Scheitelpunkt des Bogens verändert seine Lage im Grundriss um ca. +/- 3cm senkrecht zum Brückenachse. Die Längenänderung aus Temperatur kann damit durch die Verformungsmöglichkeiten an mehreren Stellen gegenüber einer beweglichen Lagerung an nur einer Stelle deutlich reduziert werden.

Schwingungsverhalten
Das Schwingungsverhalten der Brücke stellt sich als gutmütig dar: durch die gekrümmte Geometrie der Brücke im Grundriss, kann eine Anregung von horizontalen Schwingungen ausgeschlossen werden. für die erste vertikale Eigenschwingform ergibt sich durch die vergrößerte Bauhöhe der Brücke im Bereich der maximalen Spannweite bei der überschlägigen Berechnung eine unbedenkliche Frequenz von ca. 3Hz. Hinzu kommt, dass durch die unterschiedlichen Spannweiten jedes Feld eine andere Erregerfrequenz hat. Eine Anregung der vertikalen Schwingungen –mutwillig oder unfreiwillig- wird dadurch sehr unwahrscheinlich.

Montage
Der Brückenträger wird im Bereich der Stützen gestoßen. Insbesondere im Bereich der Überbrückung der B36 ist dieses Konzept die Grundlage für eine schnelle und reibungslose Montage: Die per LKW auf die Baustelle gelieferten vorgefertigten Hohlkastenelemente können im Bereich der Grünfläche der Auffahrt zur B3 zu Brückensegmenten entsprechend der jeweiligen Pfeilerabstände verschweißt und dann jeweils mittels zwei mobilen Autokranen eingehoben werden. Die Sperrung der B36 beschränkt sich damit auf das Zeitfenster des Einhebens. Die Stützen werden temporär ein gehaust, so dass die anschließenden Schweißarbeiten in geschützter Umgebung und ohne die Notwendigkeit einer Straßensperrung durchgeführt werden können.