DBZ 04/2013 – BAUTECHNIK - Dachkonstruktion für den neuen Hauptbahnhof in Wien
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Die
tonnenschweren Rautendächer aus Stahl und Aluminium scheinen
schwerelos über den Bahnsteigen zu schweben © Albert Wimmer ZT GmbH
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Rauten
aus Stahl, Dachkonstruktion
für den neuen Hauptbahnhof in Wien
Der
Neubau eines Bahnhofs in einer historisch gewachsenen Stadt ist in
Europa eher eine Seltenheit und – wie man schon in Berlin und
Stuttgart miterleben konnte – von heißen Diskussionen über Sinn
und Notwendigkeit begleitet. Der Neubau des Wiener Hauptbahnhofs
wurde erst durch das Freiwerden des Geländes des ehemaligen
Frachtenbahnhofs der Österreichischen Bundesbahn (ÖBB) im Bereich
des ehemaligen Südbahnhofs möglich. Der Bau eines neuen
Durchgangsbahnhofs und die Auflassung der
alten Kopfbahnhöfe der Ost- bzw. Südbahn erforderte die Verlegung
der Schienentrassen und damit einen sowohl infrastrukturellen wie
konstruktiven Eingriff.
Text von Michael Koller
Text von Michael Koller
Ein neuer Bahnhof für Wien
Im
Dezember 2012 ging ein Teil des neuen Wiener Hauptbahnhofs offiziell
in Betrieb. Der Durchgangsbahnhof, der erstmals in der Geschichte
Wiens Züge aus allen Richtungen unkompliziert in alle Richtungen
verbindet, repräsentiert für die ÖBB das bedeutendste und größte
Investitionsprojekt und wird das Zentrum des neuen
Stadtentwicklungsgebiets bilden.
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In
dem spektakulären Stahlgebilde ist kein einziges Bauteil waagerecht
ausgerichtet, jede
Raute ist ein eigenständiges Meisterwerk ©
Unger Steel
Group/Renee
del Missier
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Charakteristisch
für den neuen Bahnhof sind die Rautendächer über den Bahnsteigen.
Sie wurden in Anlehnung an die Standarddächer der ÖBB entwickelt.
Für die Architekten Hotz/Hoffmann/Wimmer spiegelt das Konzept des 2
500 m2 großen Rautendachs den Charakter und die Einzigartigkeit
Wiens wider. Der Schwung des rhythmisch gefalteten Daches, das über
den Bahnsteigen zu schweben scheint, kann auch als Symbol für die
dynamische Energie der Bahn gelesen werden.
Der
Bahnhof hat fünf Bahnsteige in einer Hochlage von ca. 7 m über dem
Erdgeschossniveau mit einer Bahnsteigkantenlänge zwischen ca. 370 m
für den Nahverkehr bis zu 455 m für den Fernverkehr.
Das
Herzstück des neuen Hauptbahnhofs wird die rund 120 m lange, 10 m
hohe und bis zu 35 m breite, lichtdurchflutete Bahnhofshalle sein,
die trapezförmig und freitragend überdacht werden soll. An sie
schließt eine fast gleich große Querhalle an, die die Verbindung zu
den Bahnsteigen herstellt. Die Bahnhofshalle ist Teil eines
2-geschossigen, rund 20 000 m² großen Einkaufs- und
Dienstleistungszentrums. Im Stockwerk darunter befinden sich 600
Autostellplätze.
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Jedes
Rautendach ist aufgrund der leichten Neigung des gesamten
Bahnhofsdaches individuell
und weicht in seiner Konstruktion von den anderen ab ©
Unger Steel Group/Renee
del Missier
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Kristallines
Faltwerk
Die
fünf parallelen Dächer liegen in einem Abstand von 38 m in
Bahnsteigrichtung auf schräg positionierten, doppelten und massiv
ausgeführten Stützenquerrahmen (SQR) auf. Jede der Dachbahnen ist
bis zu 5-mal geknickt und wächst von beinahe flachen, einfachen,
aber leicht verbreiterten Einzelbahnsteigdächern mit rund 1 500 m2
Photovoltaik-Paneelen am Ostende zu einem Faltwerk mit Tälern und
Hügeln auf der anderen Seite an. An der Untersicht ist die
Stahlkonstruktion mit Aluminiumplatten verkleidet, hinter denen sich
die Brandschutzbekleidung verbirgt.
Die
Länge eines jeden der insgesamt 14 Rautensegmente beträgt 76 m.
Dort, wo sich die eine Dachbahn zu einem First nach oben knickt,
faltet sich die benachbarte zur Traufe nach unten. Das Rautendach
wird in seinem fertigen Zustand eine Breite von ca. 120 m und eine
Länge von 210 m einnehmen und zwischen 6 m und 15 m über
Bahnsteigniveau schweben. Die aneinander liegenden Parallelbahnen
sind beim oberen Knick breiter und beim unteren schmaler, wodurch sie
sich an diesen Stellen überlappen und verzahnen. Diese versetzten
Faltungen erzeugen die Zick-Zack-Silhouette des Faltwerks.
Tageslicht
dringt einerseits durch die Verglasungen der so entstandenen
Öffnungen zwischen den einzelnen Rautenbahnen auf den Bahnsteig.
Brandsicherheitstechnisch konnten in diesen vertikalen Glaselementen
elegant Lamellen zur Brandrauchentlüftung des Gleisgeschosses
eingebaut werden. Um die Belichtung auch in der Verbindungshalle zu
optimieren, öffnet sich die Rautenkonstruktion im Zentrum, an ihrem
höchsten Punkt, mit einem ebenfalls rautenförmigen Oberlicht aus
VSG-Gläsern von etwa 6 x 30 m (pro Dachraute zwei Dreiecke von 6 x
15 m). Dadurch wird die gesamte Konstruktion leichter und
durchlässiger, schafft eine optimale Belichtung bei Tag und
erstrahlt in der nächtlichen Beleuchtung. Die in der
Höhenentwicklung abgestuften Einzelbahnsteigdächer im Ausmaß von
ca. 11 000 m² sind im modularen Systemraster von 19 m bzw. in den
Übergangsfeldern im Raster von 28,5 m und einer Höhe von ca. 4 m
über Bahnsteigniveau aufgebaut.
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Holzmodell
der Bahnhofsüberdachung © Albert Wimmer ZT GmbH
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Stahlkonstruktion
Die
Wahl für Stahl als primäres Konstruktionsmaterial erklärt sich
einerseits aus der Liebe Albert Wimmers zu diesem äußerst präzisen
Baumaterial und seiner langjährigen Erfahrung bei dessen Einsatz in
anderen Großprojekten, wie bei der Erweiterung des Fußballstadions
in Salzburg, dem EM-Stadion in Lemberg in der Ukraine oder beim Bau
des Kraftwerks Freudenau in Wien.
Bei
der Tragkonstruktion der Rautendächer, wie auch der Einzeldächer,
handelt es sich um eine geschweißte und geschraubte
Stahlkonstruktion, wobei die Hauptkonstruktion in EXC 3 und die
Unterkonstruktion in EXC 2 der Stahlgüten S 355 und S 235 ausgeführt
werden. Das Kernstück jeder Einzelraute besteht aus zwei raumhohen
Trägerkonstruktionen, die zusammen mit jeweils zwei Verbundstützen einen
Zweigelenkrahmen bilden, der gelenkig auf dem Unterbau auflagert. Die
aus Faserbeton erstellten Verbundstützen einer Standardraute haben
einen Systemabstand von 38 m, wobei die Stützen der benachbarten
Rautendächer um eine halbe Rautenlänge versetzt angeordnet sind.
Die
gesamten technischen Installationen, wie etwa elektrische Leitungen
oder Frisch- und Abwasserleitungen, werden in den mit 6 mm Stahlblech
verkleideten, V-förmigen schrägen Stützen geführt. Die
Stützenquerrahmen bestehen aus einem Riegel mit einem raumhohen,
Ι-förmigen
Querschnitt, der die beiden Stahlstützenköpfe zu einem biegesteifen
Rahmen verbindet. Die beiden Teile der Stützenquerrahmen werden auf
der Baustelle, nach dem Aufstellen und noch vor dem Vergießen der
Stützenfüße zusammengeschraubt. Sowohl der auf Druck beanspruchte
Untergurt als auch der Obergurt dieser Riegel ist mit HEM-Profilen
ausgeführt. Die Stützenfußplatten werden untergossen und die
relativ eng stehenden Ankerschrauben mit 50 % der zulässigen
Zugkraft vorgespannt.
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In
jeder einzelnen Raute stecken rund 7 000 Stunden Planungsleistung, rund
2 300 Träger und 12 700 Blechzuschnitte ©
Albert Wimmer ZT GmbH
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Tragstruktur
aus Fachwerken
Die
Diagonal- und Längsfachwerke schließen direkt am Riegel der
Stützenquerrahmen an, die im Wesentlichen die Tragfunktion für die
ganze Dachfläche übernehmen. Weitere Fachwerke oder Träger dienen
der Windaussteifung sowie der Torsionsaussteifung und zur Ausbildung
der schmalen Dachränder. Der Großteil der Gesamtlasten des Daches
wird direkt zu den Stützenköpfen abgeleitet. Die an den
Randfachwerken entstehenden Kräfte werden in erster Linie von den
Stützenquerfachwerken (SQFW) aufgenommen. Im Grundriss gesehen
bilden die Randfachwerke zusammen mit den Diagonalfachwerken
Dreiecke, wodurch die seitliche Aussteifung der Dachkonstruktionen
gegeben ist.
Die
Hängesäulen für die Oberleitungen im Bereich der Rautendächer
werden am Untergurt der SQFW angeschraubt, die teilweise mit
Seitenblechen verstärkt sind. Im Bereich der Einzelbahnsteigdächer
werden die Hängesäulen für die Fahrleitungen an Querjochen
montiert.
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Insgesamt
wird das Rautendach über den Bahnsteigen eine
Fläche von 25 000 m² überdecken ©
Unger Steel Group/Renee del Missier
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Der
Zugstab ist ein kreisförmiger Vollquerschnitt mit einem Durchmesser
von 70 mm und befindet sich in Höhe der Obergurtsystemachse des
Mittelquerfachwerkes. Er verbindet die beiden Rautenhälften auf Zug
miteinander. Die Pfetten befinden sich in der Obergurt- und
Untergurtebene der Haupt- und Diagonalfachwerke und spannen in
Nord-Süd-Richtung. Der Pfettenabstand beträgt 4,75 m.
Die
darüberliegenden Trapezbleche spannen als Durchlaufträger und haben
damit immer die gleiche Stützweite. Die Pfetten werden um ihre
Eigenachse mit der Dachneigung verdreht eingebaut, damit das
Trapezblech für die Dachhaut und das Trapezblech für die
Brandschutzplatten und Untersichtverkleidung mit Setzbolzen an den
Pfetten befestigt werden können. Die Pfettenkonstruktionen der Ober-
und Untergurtebene sind ebenso wie die Verbindungsstäbe
feuerverzinkt.
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Axonometrie
© Unger Steel Group
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Schale
aus Aluminium
Das
Hauptaugenmerk des Entwurfs liegt auf der Ausbildung der
Dachunterseite. Die Dachuntersichten sind zusätzlich zur
Pult-Faltung nach strengen formalen Kriterien „gebrochen“, womit
verschiedene Konizitäten geschaffen werden. Die Untersicht ist in
feingliedrige Dreiecke aufgelöst, die ein kristallähnliches Bild
mit einem vielfältigem Lichtspiel erzeugen. Sowohl die Untersichten
der Rautendächer als auch der Einzelbahnsteigdächer sind mit
einbrennlackierten Aluminium- bzw. Aluminiumverbundplatten
verkleidet, wobei die Brandschutzschilder bei den
Einzelbahnsteigdächern entfallen. Die Dachhaut besteht aus einem
Aluminiumgleitbügelsystem, welches von einer trittfesten Dämmung
gestützt und auf dem Trapezblech über der Primärkonstruktion
befestigt wird.
Die
Rautendächer haben eine Neigung von ca. 8,5 °, während die
Einzeldächer nur ein minimales Dachgefälle aufweisen. Das
Rautendach wird mittels eines Vakuumsystems mit in Längsrichtung
angeordneten Rinnen entwässert. Die zum Frostschutz beheizbaren
Rinnen verfügen über einen Notüberlauf. Auch die zentral in
Längsrichtung verlaufenden Regenrinnen der Einzeldächer werden über
die Stützen entwässert.
Hallenreflektorleuchten,
die flächenbündig, in einem Achsabstand von 10 m in die
Untersichtsverkleidung eingebaut sind, sorgen für die notwendige
direkte Grundbeleuchtung der Bahnsteige. So wie die Dächer sind auch
die Dachinnenräume für Inspektionen an der Tragkonstruktion sowie
für Instandhaltungen begehbar. Die Rautendächer und die
Einzelbahnsteigdächer sind mittels ausklappbarer Treppen im Bereich
der Einzelbahnsteigdächer zugänglich. Der Zugang im
Rautendachbereich erfolgt jeweils durch Dacheinstiegsluken von der
Dachoberfläche her.
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Im
Zentrum der Raute öffnet sich die Konstruktion und gibt ein
Oberlicht (hier in der Bauphase) in Form eines Kristalls von etwa 6 x
30 m frei. Integrierte Glaselemente sorgen für die transparente
Wirkung des Bahnsteigdachs © Unger Steel Group/Renee del Missier
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Jede
Menge Stahl
Der
gesamte architektonische und konstruktive Stahlbau wird von der
international operierenden Unger Steel Group ausgeführt, die
zusammen mit Albert Wimmer bereits die Erweiterung des
Fußballstadions in Salzburg realisiert hat. Auch die Schlosser-,
Glas- und Spenglerarbeiten liegen in den Händen von Ungersteel. Der
Großteil der Stahlbauteile wird in den Produktionshallen des
Ungerwerks vorab zugeschnitten, vorgebohrt, zusammengebaut, präzise
zusammengeschweißt und mit Korrosionsschutz behandelt sowie
anschließend auf der Baustelle verschraubt. Der Stützenquerrahmen
bspw. Wird im Werk zu einem monolitischen Teil zusammengeschweißt,
sodass er auf der Baustelle nur noch festgeschraubt werden muss.
Die
Produktionszeit und Montagezeit für eine einzelne Raute beträgt im
Durchschnitt dreieinhalb Monate. Dabei werden für die Montage der
etwa 2 400 losen und ca. 1 000 zusammengeschweißten Bauteile einer
einzelnen Raute ca. 15 000 Schrauben mit einem Gesamtgewicht von 25 t
benötigt, die die Elemente in unterschiedlichen Winkeln, Knoten,
Verstrebungen und Verbindungen miteinander verbinden. Nach der
Fertigstellung der 14 Rauten- und fünf Einzelbahnsteigdächer sowie
des Daches über dem südlichen Vorplatz werden rund 54 100
Stahlprofile,
271
100 Bleche und 254 000 Schrauben verarbeitet worden sein. Das ergibt
in der Summe 52 700 lose und 22 200 geschweißte Bauteile mit einem
Gesamtgewicht von rund 5 000 t Stahl.
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Panoramasicht
auf die Rautendächer im Juli 2012 © Unger Steel Group
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Bahnhöfe
müssen funktionellen, sicherheitstechnischen und ästhetischen
Anforderungen gerecht werden. Sie sind in den vergangenen Jahrzehnten
aber auch wieder zu urbanen Zentren herangewachsen, die die
Innenstädte beleben. Dies ist auch vom neuen Hauptbahnhof Wien zu
erwarten. Das Verkehrskonzept sowie die Gestaltung der
Bahnhofsvorplätze auf der Nord- und Südseite werden für die
Erreichbarkeit der Geschäfts- und Gastronomiebereiche im
Bahnhofsinneren und damit für die Aktivierung des neuen
Stadtviertels entscheidend sein.
Mit
dem ungewöhnlichen Faltwerk der 14 Rautendächer formen die
Architekten eine schon von weitem sichtbare architektonische
Landmarke mit hohem Wiedererkennungswert für den Hauptbahnhof, die
auch städtebaulich Schwerpunkte setzt.
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Luftbild
des Stadtentwicklungsgebiets um den neuen Hauptbahnhof © ÖBB/Roman
Bönsch
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Masterplan
Bahnhof Wien – Europa Mitte
Durch
die Neuorganisation der Verkehrswege, die neben den Schienentrassen
auch eine Vielzahl von Straßen und Brücken inkludiert, wurde eine
etwa quadratische Fläche von rund 500 m Seitenlänge in
zentrumsnaher Lage frei. Durch die Umplanung des Gebietes wird die
massive Barriere durch das derzeitige Bahnareal beseitigt. Für die
Entwicklung eines Masterplanes für das neue, 109 ha große Gebiet
(Stadtteil Wien-Südbahnhof) schrieben die Stadt Wien, die
Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) und die Österreichische Post
AG ein geladenes Expertenverfahren aus. Auf Empfehlung der Jury
entschlossen sich die Eigentümer für eine Kombination der Entwürfe
von Albert Wimmer sowie der Architekten Theo Hotz und Ernst Hoffmann.
Durch
die Neugestaltung dieses Stadtteils und des Bahnhofs wird auch die
ursprünglich schlechte Anbindung der umliegenden Quartiere durch
direkte Anschlüsse an das städtische Verkehrsnetz mit U-Bahn,
Straßenbahn- und Buslinien verbessert. Im Zentrum des
Stadtentwicklungsgebiets steht der neue Hauptbahnhof Wien, der mit
seinem Gleiskörper das Gebiet diagonal durchdringt. Für alle
Immobilienprojekte werden von den jeweiligen Bauträgern gesonderte
Architekturverfahren ausgelobt.
Der
Masterplan sieht neben der Schaffung von Schulen und
Kindertagesstätten insgesamt rund 5 000 Wohnungen sowie
Arbeitsplätze für 20 000 Menschen vor. Die Gesamtplanung des
Projektes Wien Hauptbahnhof wird durch das Wiener Team, bestehend aus
den Planungsbüros Werner Consult ZT GmbH, ISP ZT GmbH, Stoik und
Partner ZT GmbH, Tecton Consult ZT GmbH und Ingenieurbüro Dipl.Ing.
Wilfried Pistecky ausgeführt. In deren Auftrag werden die
Architekturplanungen im Bereich der Verkehrsstation durch die
Architekten Theo Hotz AG, Prof. Dipl.Ing. Ernst Hoffmann ZT-GmbH und
Albert Wimmer ZT-GmbH, im Bereich der Anlagen Süd und Ost durch das
Architekturbüro Zechner & Zechner ZT-GmbH ausgeführt. Die
Technische Gebäudeausrüstung und die Medienplanung der
Eisenbahnanlagen wird vom Büro TB Eipeldauer und Partner GmbH sowie
der Gawaplan Haustechnische Anlagen GesmbH geplant.