Frankfurt Airport mit neuen Flugverbindungen

Im Oktober 2011 nahm die Betreibergesellschaft des Frankfurter Flughafens Fraport AG eine Weltneuheit im Infrastrukturbau in Betrieb: zwei Verbindungsrollbahnen mit insgesamt fünf Brückenbauwerken, über die gelandete Flugzeuge zu den beiden Flughafenterminals rollen – über eine Autobahn und die Schienen der Deutschen Bahn hinweg!

Nach Abschluss der Baumaßnahme sind in Frankfurt parallele Flugbewegungen möglich. Der Flughafen wird der kontinuierlich steigenden Nachfrage von Passagieren und Fluggesellschaften wesentlich besser gerecht werden. Nach aktuellen Prognosen sollen bis 2020 pro Jahr rund 90 Millionen Passagiere in Frankfurt ankommen, abfliegen und umsteigen.

Hoher Zeitdruck

Mit der Bauausführung beauftragte die Fraport AG drei der größten Bauunternehmungen Deutschlands. Die Firmengruppe Max Bögl, Niederlassung Sengenthal, die STRABAG-Tochter Ed. Züblin AG, Standort Frankfurt am Main sowie die Leonhardt Weiss GmbH & Co. KG, Satteldorf.

Um den Fertigstellungstermin einhalten zu können, war vor allem innerhalb der Entwurfs- und Ausführungsplanung Experten-Know-how gefragt. Denn das Zeitfenster war mehr als eng. Im April 2008 starteten die Planungen für die fünf hoch anspruchsvollen Brückenanlagen mit einer Gesamtbrückenfläche von 40.000 m² auf dem Frankfurter Flughafen. Das mit dieser Aufgabe betraute Planungsbüro, das Ingenieurbüro Dr. Binnewies aus Hamburg, wurde vor die Herausforderung gestellt, in knapp 16 Monaten rund 600 Schalpläne und rund 800 Bewehrungspläne zu zeichnen und rechtzeitig auf die Baustelle zu liefern.

Die beiden Verbindungsrollbahnen ebnen den Weg für die Flugzeuge von der neuen Landebahn nördlich der Autobahn A3 und der Schnellzugstrecke Frankfurt-Köln zum südlich davon befindlichen Flugbetriebsgelände. Für die östliche Rollbahn konzipierten die Ingenieure drei Rollbahnbrücken, für die Rollbahn im Westen zwei weitere – bei enorm komplexen Bedingungen für eine reibungslose Bauausführung: Die Kreuzungswinkel sind mit knapp 30^o (30 Gon) enorm spitz, die Brücken mehr als 200 m breit und die Bemessungslast für die Flugzeuge beträgt beachtliche 750 t. Dazu kommen begrenzte Bauhöhen von rund 200 cm und die Bauarbeiten mussten über fließendem Verkehr erfolgen. Nicht zu vergessen, die Komplexität der Bauwerksgeometrie, denn alle fünf Ingenieurbauwerke unterscheiden sich voneinander.

Kürzere Bauzeit mit Fertigteilen

Bei einer näheren Betrachtung des Entwurfsprinzips der Rollbahnbrücke OST 1, das auf die Brückenbauwerke WEST 1 und OST 2 übertragen wurde, soll die Schwierigkeit der Aufgabe dargestellt werden. Das Büro Binnewies musste ein neues Entwurfskonzept entwickeln. Der ursprüngliche Entwurf – eine Ortbetonkonstruktion mit massiver 200 cm starker Überbauplatte – wurde unter anderem wegen einer längeren Bauzeit verworfen. Die neue Idee der Experten aus Hamburg, die später auf dem Flughafengelände realisiert wurde: ein vorgespanntes integrales Spannbeton-Rahmenbauwerk mit Fertigteilen mit T-Querschnitt und Ortbetonergänzung.

Die Gründung von Pfeiler- und Widerlagerwänden erfolgte auf eingespannten Bohrpfählen. Darauf wurden fugenlose Widerlager- und Pfeilerwände errichtet. Der Überbau schließlich wurde aus vorgespannten Fertigteilen, Ortbetonergänzung und Kontinuitätsvorspannung realisiert. Im ersten Schritt wurden die Fertigteilträger verlegt. Diese kamen werkseitig mit einer Vorspannung mit nachträglichem Verbund und inklusive Hüllrohren für die spätere Kontinuitätsvorspannung.

Perfekte Planung nötig

Die Anschlussbewehrungen von Wänden und Fertigteilen waren exakt aufeinander abgestimmt und mussten sehr präzise hergestellt werden; für die Rollbrücke OST 1, die eine Gesamtbrückenfläche von 20.000 m² aufweist, mussten die beauftragten Bauunternehmen insgesamt 275 Fertigteilträger montieren. Die einzelnen Träger bringen bis zu 95 Tonnen auf die Waage. Jedes der verwendeten Fertigteile ist ein Unikat.

Bemessung und Bauablauf waren aufeinander abgestimmt: Bevor die Ortbetonplatte aufgebracht werden konnte, musste zunächst die Rahmenwirkung der Gesamtkonstruktion realisiert werden. Bereiche an den Wandköpfen mussten deshalb vorab bewehrt und betoniert werden.

Eine weitere Herausforderung war die Betonage der Brückenfläche: Hier galt es, rund 20.000 m³ Beton in nur einem Abschnitt in einem Zeitrahmen von lediglich 60 Stunden einzubringen. Schließlich wurden final die Kontinuitätsspannglieder eingeschossen und vorgespannt. Die Planung musste durchweg perfekt sein, damit die drei bauausführenden Unternehmen in der Lage waren, ihre Arbeit optimal im vorgegebenen Zeit- und Budgetrahmen zu erledigen.

Dipl.-Ing. Stephan Schmidt, Projektverantwortlicher für Entwurfs- und Ausführungsplanung beim Ingenieurbüro Dr. Binnewies, betont die enorme Wichtigkeit einer einfachen Dokumentation bei der hohen Komplexität der Maßnahme. Diese sei nur dann möglich, wenn nahezu alle Aufgaben mit Hilfe einer Softwarelösung abgewickelt werden. Nur so könne eine wirtschaftliche Projektbearbeitung erfolgen, da sich der Datenaustausch zwischen verschiedenen Programmen auf ein Minimum reduziert.

Einfache Handhabung

Die Hamburger Ingenieure nahmen verschiedene Systemlösungen für den konstruktiven Ingenieurbau unter die Lupe. Die Entscheidung fiel auf eine neuartige und bis zu diesem Zeitpunkt noch selten in der Praxis erprobte Lösung aus dem Portfolio der Stuttgarter Software-Schmiede RIB. Für die Gesamtmodellage der Rollbahnbrücken, die Bemessung der Pfahlkopfbreiten und Widerlagerwände sowie für die Ortbetonergänzung kam das RIB-System PONTIbetonverbund zum Einsatz. „Wir haben großen Wert darauf gelegt, ein Modell zu konzipieren, das sowohl einfach in der Handhabung ist, jedoch gleichzeitig die notwendige Komplexität mit sich bringt, um die Aufgabe optimal zu erfüllen“, sagt der Projektverantwortliche im Ingenieurbüro Dr. Binnewies Schmidt.

Um unter praktischen Bedingungen optimal mit der Software arbeiten zu können, unterstützten die Experten der R&D-Mannschaft der RIB Engineering GmbH Schmidt und sein Team umfassend. Eine Herausforderung auch für die Fachleute aus dem Hause RIB, da das neue Programm gleich unter extremen Bedingungen seine Praxistauglichkeit unter Beweis stellen musste. Der Erfolg in der Planung spricht sowohl für eine hohe Qualität des Produkts als auch der Kommunikation zwischen Softwarehersteller und Ingenieuren. Lediglich Detailnachweise mussten manuell vorgenommen werden, etwa Brandschutz- oder Erdbebennachweise. Für die Pfahlbemessung kam mit ZWAX ein weiteres Produkt der Stuttgarter Software-Schmiede RIB zum Einsatz.