Modellbasierte Planung einer weitgespannten Förderbrücke in industrieller Umgebung

Im Rahmen des Erweiterungsprojekts einer bestehenden Industrieanlage im Ausland erstellten wir mit einem BIM-basierten Ansatz die Ausführungsplanung einer speziell ausgeführten stählernen Förderbrücke sowie der daran anschließenden neuen Lackierhalle. Die Brücke wurde über bestehenden Industriegebäuden und unter beengten räumlichen Bedingungen realisiert. Daher spielten während der Planung nicht nur die Tragwerksausbildung, sondern auch die Funktionalität, die Montierbarkeit und die Ausführungstechnologie eine maßgebliche Rolle.

Das industrielle Brückenbauwerk ist fünffeldrig ausgeführt, hat eine Gesamtlänge von 385 m und eine maximale Spannweite von 100 m. Der Fachwerkträger weist einen Querschnitt von 4,9 m Breite und 6,2 m Höhe auf. Die Hauptaufgabe der Brücke besteht darin, die technologische Förderbandanlage (Conveyor) sowie die zugehörigen Versorgungssysteme aufzunehmen. Zugleich machten die Anforderungen des besonderen industriellen Umfelds in mehreren Punkten eine von herkömmlichen Brückenbauwerken abweichende Ausbildung erforderlich.

Eine der wichtigsten ingenieurtechnischen Aufgaben im Planungsprozess bestand darin, die Formtreue des weitgespannten Fachwerkträgers sicherzustellen, da für die auf der Brücke zu installierende technologische Förderbandanlage äußerst enge geometrische Toleranzen galten. Daher bildete die Untersuchung der Durchbiegungen, der endgültigen Geometrie, der Überhöhung sowie der Geometrie in den einzelnen Montagezuständen einen zentralen Bestandteil der statischen Berechnungen.

Aufgrund der industriellen und technologischen Anforderungen wichen die Knotenpunkte der Brückenkonstruktion in zahlreichen Fällen von den im klassischen Brückenbau üblichen Lösungen ab. Die Ausbildung, Bemessung sowie die fertigungs- und montagegerechte Detaillierung dieser Sonderknoten stellten eine eigenständige ingenieurtechnische Aufgabe dar. Dabei mussten die klassischen Grundsätze des Brückenbaus mit den spezifischen Anforderungen der industriellen Technologie in Einklang gebracht werden.

Die Ausführungsplanung – einschließlich der Stahlbauplanung – wurde mit dem Detaillierungsgrad LOD 400 erstellt. Das Modell unterstützte damit nicht nur die geometrische Koordination und die Effizienz des Planungsprozesses, sondern diente nach kleineren Feinabstimmungen auch unmittelbar als Grundlage für die Fertigung der Stahlkonstruktion. Die Planung erfolgte in einer gemeinsamen CDE-Modellumgebung, in der die Brückenplaner, Architekten und weiteren beteiligten Fachplaner der CÉH zRt. sowie der Stahlbau-Werkstattplaner und der unabhängige Prüfer gemeinsam an demselben digitalen 3D-Modell arbeiteten. Diese Arbeitsweise erhöhte die Effizienz der fachübergreifenden Koordination, der Kollisionsprüfung und der Änderungsverfolgung erheblich. Darüber hinaus verkürzte sie in dem mit sehr engem Zeitplan abgewickelten Design-&-Build-Projekt die Durchlaufzeiten der während der Planung erforderlich gewordenen Änderungen spürbar.

Die Planung der Vor-Ort-Montage erforderte eine sorgfältige technische Vorbereitung. Die Bauteile wurden in Montageeinheiten unterteilt und im Freivorbau montiert. Die Verbindung der Montageeinheiten erfolgte oberhalb der bestehenden Industriegebäude, von eigens dafür errichteten Arbeitsgerüsten aus, mittels Schraubverbindungen. Abhängig von der eingemessenen Geometrie der in den vorangegangenen Montagephasen bereits eingehobenen Bauteile waren die Positionierung der Hebeeinheiten und die präzise Passgenauigkeit ihrer Schraubverbindungen von besonderer Bedeutung.

Die schwerste Hebeeinheit wog nahezu 160 t. Aufgrund der bestehenden räumlichen Randbedingungen musste sie aus einer Entfernung von rund 50 m über bestehende Gebäude hinweg an ihren Einbauort gehoben und anschließend mit hoher Präzision an die Kragarmenden der bereits eingehobenen Überbaueinheiten angefügt werden. Das Einheben erfolgte mit einem Raupenkran mit 1.400 t Tragfähigkeit, was diese Montagephase bereits für sich genommen besonders bemerkenswert machte.

Das Projekt zeigt anschaulich, dass das digitale Modell in der Stahlbauplanung heute längst nicht mehr nur ein Dokumentationswerkzeug ist, sondern auch ein zentrales Instrument zur Sicherstellung der Herstellbarkeit, der Montierbarkeit und zur Steuerung von Ausführungsrisiken. Die Planung der Förderbrücke bedeutete somit nicht nur die Lösung einer komplexen ingenieurtechnischen Aufgabe, sondern verdeutlichte zugleich die praktischen Vorteile eines modellbasierten, integrierten Planungsansatzes.

Kolozsi Péter, Projektleiter für Brückenplanung – CÉH zRt.