Wie sieht die Zukunft der europäischen Brücken aus?

Norwegens neues Sotra-Brückenprojekt (Foto: Norconsult)

In den letzten Jahren hat sich Europa zu einem Zentrum für Brückenprojekte entwickelt, angetrieben von der Nachfrage nach fortschrittlicher Infrastruktur zur Verbesserung der Konnektivität und des Wirtschaftswachstums auf dem gesamten Kontinent. Diese Projekte erfordern oft komplexe Ingenieursleistungen, große Budgets und Spitzentechnologie.

Ein herausragendes Beispiel für Innovation ist das norwegische Projekt Neue Sotra-Brücke, das angeblich das weltweit größte vollständig digitale Brückenbauprojekt ist. Als Teil der Nationalstraße 555 Sotrasambandet ist die Brücke Teil einer 9,4 Kilometer langen Nationalstraße, die die Insel Sotra mit Bergen, Norwegens zweitgrößter Stadt, verbindet. Die Brücke wird die Transportkapazität verbessern, den Fußgänger- und Radverkehr unterstützen und den Export von Fisch, Öl und Gas erleichtern.

Hohe Anforderungen

Das Projekt im Wert von 19,8 Milliarden NOK (1,74 Milliarden Euro) ist einer der größten Infrastrukturaufträge in Europa und wird als öffentlich-private Partnerschaft (ÖPP) ausgeführt. Im September 2021 erhielt Sotra Link (ein Konsortium bestehend aus dem italienischen Bauunternehmer Webuild, der spanischen FCC Construcción und der koreanischen Firma SK E&C) den Auftrag, und Norconsult begann mit der Detailplanung für Bereich 08 Neue Sotra-Brücke, einen der 11 Teilbereiche des Projekts. Die Brücke ist als vierspurige Hängekonstruktion mit integriertem Fußgängerweg geplant und wird mithilfe digitaler Prozesse entworfen und gebaut.

Norconsult entwickelte neue digitale Methoden und ausgewählte Werkzeuge, um eine effiziente Planung und Konstruktion des komplexen Projekts zu gewährleisten, bei dem allein für die Neue Sotra-Brücke rund eine Million Objekte und 60 Millionen Datenpunkte beteiligt sind.

Das Projekt „Neue Sotra-Brücke“ soll einen Präzedenzfall für digitale Infrastrukturprojekte schaffen, indem es fortschrittliche digitale Werkzeuge und nachhaltige Lösungen nutzt, um die Planung und den Bau groß angelegter Infrastrukturen in Europa zu rationalisieren.

Thomas Østgulen, BIM-Manager und Entwickler für Brücken bei Norconsult (Foto: Norconsult)

Thomas Østgulen, BIM-Manager und Entwickler für Brücken bei Norconsult, betont die Bedeutung eines rigorosen Informationsmanagements beim Projekt Neue Sotra-Brücke. „Dies ist ein BIM-Level-3-Projekt“, erklärt er, „und wir stellen sehr hohe Anforderungen an die Modelle und die Informationen.“

Angesichts der umfangreichen Datenmenge ist eine Standardisierung der Eigenschaften und Datenpunkte unerlässlich, um Verwirrungen vorzubeugen und die Genauigkeit während des gesamten Projekts aufrechtzuerhalten. Østgulen weist darauf hin, dass viel Arbeit in die Definition von Eigenschaftssätzen geflossen ist. Strukturierte Daten für jedes Element erleichtern die Anzeige und Identifizierung verschiedener Teile der Brücke.

Norconsult hat ein eigenes automatisiertes Validierungssystem entwickelt, um sicherzustellen, dass jedes Modell-Update den erforderlichen Eigenschaften, der richtigen Formatierung und den zulässigen Werten entspricht.

Aufgrund seines innovativen Ansatzes gewann der Brückenentwurf von Norconsult im Oktober bei den Autodesk Design & Make Awards in San Diego, USA, die Kategorie „Innovativste Nutzung von Autodesk-Plattformdiensten“.

Østgulen betont die sprachlichen und kulturellen Herausforderungen bei der Arbeit an einem Projekt, bei dem die vertragliche Anforderung darin besteht, alle offiziellen Dokumente auf Norwegisch bereitzustellen. Da die meisten Teammitglieder von Sotra Link nicht aus Norwegen stammen, hat Norconsult die zweisprachige Unterstützung – Norwegisch und Englisch – in das Projektmodell integriert.

Dieser Ansatz reduziert sprachliche und kulturelle Barrieren und stellt sicher, dass sowohl lokale als auch internationale Teams effektiver zusammenarbeiten können. Østgulen merkt an: „Das Modell ermöglicht es uns, Sprachbarrieren abzubauen, indem wir sowohl Norwegisch als auch Englisch in das Modell einbeziehen, sowie kulturelle Barrieren, da die Modelle ISO-Standards und nicht nationalen Richtlinien folgen“, was auch die Kommunikation mit Subunternehmern aus der Region erleichtert, die möglicherweise keine Erfahrung mit großen digitalen Projekten haben.

Durch den Einsatz von BIM konnten die meisten Probleme gelöst werden, bevor sie die Baustelle erreichten. Dies sparte Zeit und begrenzte das Risiko von Baufehlern. Probleme, die früher zu kostspieligen Verzögerungen führen konnten, wurden frühzeitig erkannt und behoben, um einen effizienteren und qualitativ hochwertigeren Bauprozess zu ermöglichen.

Eirik Wie Furunes, Leiter Brückenbau bei Norconsult (Foto: Norconsult)

Eirik Wie Furunes, Leiter des Brückenbaus bei Norconsult, betont, wie wichtig die Unterstützung der Regierung und des Kunden ist, um ein Projekt mit einem so hohen digitalen Niveau zu realisieren. Über das Projekt Neue Sotra-Brücke sagt er: „Wenn die Regierung und der Kunde dieses Niveau nicht tatsächlich verlangt hätten, wäre es wahrscheinlich nicht im gleichen digitalen Maßstab wie bisher.“

Furunes betont den Wert von Kunden, die „an das System glauben“ und verstehen, dass diese Investition in digitale Prozesse langfristig einen Mehrwert bringt.

Furunes stellte fest, dass Norwegens Ansatz zur Digitalisierung im Bauwesen einzigartig ist. Er berichtet von einer Erfahrung von einer US-Konferenz, bei der ihn amerikanische Designfirmen fragten, warum sie ihre Kunden nicht dazu bringen könnten, das gleiche Maß an digitalem Fortschritt zu unterstützen wie in Norwegen. Furunes führte dies auf Norwegens Digitalisierungsstrategie zurück, die von den Behörden durch verbindliche Verträge durchgesetzt wird.

„Man muss innovativ sein“, sagt er und weist darauf hin, dass die jüngsten Verträge innovative Lösungen erforderten, die oft nicht im Handel erhältlich sind. Norconsult hat sich angepasst, indem es maßgeschneiderte Lösungen entwickelt und mit kommerzieller Software arbeitet, die neue, flexible Tools bietet. „Die Softwareunternehmen haben es heute möglicher denn je gemacht, diese Art von Verbindungen zwischen einer großen Bandbreite von Programmen herzustellen“, fügt er hinzu und weist darauf hin, dass die internen Systeme von Norconsult diese Innovationen ebenfalls unterstützen.

Brücken transportieren

In Großbritannien kommt das ins Stocken geratene Eisenbahnprojekt HS2 (High Speed 2) wieder in Gang, das ausgedehnte Verkehrsprogramm wird jedoch auf der gesamten 225 km langen Strecke in hohem Maße auf Brückenverbindungen angewiesen sein.

Aufgrund der Transportbedürfnisse der Öffentlichkeit können nicht alle Brücken vor Ort gebaut werden. Dies war auch bei einer 84 m langen Überquerung im englischen Birmingham der Fall, der Aston Church Road Bridge.

Aston Church Road-Brücke (Foto: HS2)

Stattdessen holte sich ein Joint Venture der britischen Firma Balfour Beatty und der französischen Firma Vinci die Hilfe des Schwerlast- und Transportspezialisten Mammoet. Der niederländische Auftragnehmer nutzte zwei selbstfahrende modulare Transporter mit 128 Rädern, um die 1.600 Tonnen schwere Stahl- und Betonbrücke an ihren endgültigen Standort zu bringen.

Dan Binns, Projektmanager bei Balfour Beatty Vinci, sagte, die Methode sei eingesetzt worden, um die Auswirkungen auf den laufenden Bahnverkehr zu verringern. „Wir haben uns bewusst dafür entschieden, die Brücke auf Rädern zu transportieren, damit sie zunächst offline gebaut und dann in nur fünf Stunden hinübertransportiert werden konnte, was die Auswirkungen auf die Bahnpassagiere erheblich verringerte“, sagt er.

Auf der Baustelle errichteten die Arbeiter eine 9.000 m2 große Plattform und 62 Pfähle zur Unterstützung der Betonkonstruktionen. Es dauerte etwa fünf Stunden Nachtarbeit, um die Brücke über die bestehende Strecke von Birmingham nach Derby zu bewegen und zu reparieren, die Teil des zukünftigen HS2 sein wird.

Binns fügt hinzu: „Das war ein komplexes Unterfangen, das noch anspruchsvoller wurde, weil die Brücke über vier bestehende Gleise von Network Rail gebaut werden musste, was jahrelange, präzise Planung und Vorbereitung erforderte.“

Laut Balfour Beatty wurden bei dem Bau etwa 4.000 m3 Beton und 490 Tonnen Bewehrungsstahl verwendet. Im Laufe des nächsten Jahres werden die Arbeiter die ehemalige Aston Church Road abbauen, um mehr Platz für künftige HS2-Züge zu schaffen.

Nachhaltiger Brückenbau

Während Innovation beim Bau moderner Brücken eine zentrale Rolle spielt, ist auch die Nachhaltigkeit des Brückenbaus von entscheidender Bedeutung, um die strukturelle Lebensdauer der europäischen Megabrücken zu verlängern und die Umweltauswirkungen zu minimieren.

Cameron Archer-Jones, Mitarbeiter und Carbon Lead der Ingenieurberatungsgruppe COWI (rechts) (Foto: COWI)

Durch die Integration nachhaltiger Praktiken sorgen Ingenieure dafür, dass Brücken langlebig gebaut werden und so der Bedarf an häufigen Reparaturen oder Ersetzungen, die zusätzliche Ressourcen verbrauchen und Abfall erzeugen, reduziert wird.

Nachhaltige Materialien und umweltschonende Baumethoden können den ökologischen Fußabdruck neuer Infrastrukturprojekte deutlich verringern, von der Verringerung der CO2-Emissionen während der Bauphase bis hin zur Erhaltung lokaler Ökosysteme und Wasserwege.

Cameron Archer-Jones, Mitarbeiter und Carbon Lead bei der Ingenieurberatungsgruppe COWI, erläutert den Ansatz seines Unternehmens zur Integration nachhaltiger Verfahren in den Brückenbau, indem diese Verfahren weiterhin von Ingenieuren geleitet werden.

Er beschreibt, dass ihr Kohlenstoffmanagementprozess ein Kernbestandteil jedes Projekts und kein externer Zusatz ist. „Unser Punkt“, sagt Archer-Jones, „ist, dass es von der richtigen Person im Team durchgeführt werden muss.“

„Bei COWI führen die Ingenieure selbst die CO2-Bewertungen durch und identifizieren so direkt Möglichkeiten zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks des Projekts. Diese unmittelbare Rückkopplungsschleife ermöglicht es den Ingenieuren, potenzielle CO2-Einsparungen schon früh im Entwurfsprozess zu erkennen, was zu spürbaren Reduzierungen führt, die sich auf die Gesamtnachhaltigkeit des Projekts auswirken.“

Archer-Jones erläutert weiter das strukturelle Kohlenstoffbewertungssystem von COWI, das in Zusammenarbeit mit der Institution of Structural Engineers (IStructE) entwickelt wurde. Mit einer Datenbank von fast 150 Brücken ermöglicht das System, jedes Design zu vergleichen, Verbesserungen zu verfolgen und für jedes neue Projekt höhere Standards festzulegen.

Durch den Bewertungsansatz von COWI ist die CO2-Beurteilung für Ingenieure in die tägliche Praxis integriert worden. Dadurch sind sie selbstbewusster und in der Lage, Strategien zur CO2-Einsparung selbstständig zu identifizieren und umzusetzen.

David MacKenzie, Vorsitzender von COWIfonden, fügt hinzu, dass für die Entwicklung nachhaltiger Lösungen eine enge Zusammenarbeit mit den Kunden erforderlich sei, da viele umweltfreundliche Praktiken gerne unterstützen würden, aber nicht wüssten, wo sie anfangen sollen.

Durch die Zusammenarbeit mit Kunden und den Austausch von Branchenkenntnissen und Best Practices trägt COWI dazu bei, diese Lücke zu schließen. „Wenn wir alle das tun, haben wir einen Vorteil“, erklärt MacKenzie.