Hochtief Nachrichten

Mitteilungen der Hochtief Aktiengesellschaft für Hoch- und Tiefbauten

31. Jahrgang - August / September 1958


Die Alweg - Bahn

Einspurfahrbahn in Köln - Fühlingen

Ansicht, Längs- und Querschnitt

Bau der Versuchsstrecke in Köln - Fühlingen

Auf dem Versuchsgelände in Fühlingen bei Köln wurde in den Jahren 1951 bis 1957 die Alwegbahn entwickelt. Sie ist eine Stadtschnellbahn, gebaut nach den Ideen des schwedischen Industriellen Axel Lennart Wenner - Gren. Gespannt wartet die Fachwelt auf die Vorführung der Alwegbahn in Originalgröße auf de rund 2 km langen Versuchsstrecke.

Am 23. Juni 1957 wurde die Bahn zur Besichtigung und Probefahrt freigegeben. Die Hochtief AG hat mit zwei weiteren Baufirmen, für die Alweg - Forschung - GmbH, die Fahrbahnkonstruktion ausgeführt. Mit der interessanten, technisch zuverlässigen und rationellen Lösung des Problems wollen wir unsere Leser bekanntmachen.

Die wachsende Verkehrsdichte zwingt früher oder später zu einem Ausweichen in eine andere Ebene durch Anlage von Unterpflasterbahnen, U-Bahnen und Schwebebahnen. Eine neue Möglichkeit ist nunmehr durch den Bau der Alweg - Stadtbahn gegeben. Bei der Alwegbahn besteht die Fahrbahn aus einem Tragbalken aus Stahlbeton, der mit Spannweiten von 15 bis 20 m auf Stahlbetonstützen gelagert ist. Sie hat alle Vorteile von Verkehrsmitteln auf unbehinderten Bahnkörpern, wie größte Sicherheit, Leistungsfähigkeit, Geruchlosigkeit, großes Beschleunigungsvermögen, hohe Geschwindigkeit und bietet darüber hinaus noch eine Reihe weiterer Vorzüge.

Die Wagen der Bahn werden durch Laufsysteme, die den Fahrbalken umfassen, stabilisiert, wobei sich die tiefer Schwerpunktlage der Antriebmotoren besonders günstig auswirkt. Das "Reiten" auf dem Fahrbalken hat gegenüber der Schwebebahnausführung außer der absoluten Sicherheit gegen Abstürzen auch den Vorteil, daß beträchtlich an Stützenhöhe gespart werden kann. Der Fahrbalken vereinigt Schiene und Fahrbahn in sich und ist zugleich Brückenträger. Als reiner Betonbalken ist er anderen Ausführungen überlegen durch: geringsten Preis, Dämpfung der Fahrgeräusche, guten Reibungsfaktor der Gummiräder auf Beton, hohe Lebensdauer und den Fortfall von laufenden, kostspieligen Anstrichen. Die Betriebskosten der Alwegbahn sind wesentlich niedriger als die der Schwebebahn. Der Bau eines Kilometers zweispuriger Alwegbahn kostet zwischen 3 bis 4 Millionen DM, während man für einen Kilometer Unterpflasterbahn 14 bis 18 Millionen DM veranschlagen muß.

Das  Kernstück des Alweg - Fahrkörpers ist der auf Stützen ruhende, 15 m lange Tragbalken in Rechteckform von 0,8 m Breite und 1,4 m Höhe. Zur Gewichtsverminderung ist der Balken durchgehend hohl und an den Seitenflächen mit breiten Aussparungen ausgebildet, die gleichzeitig zur Aufnahme der Stromschienen dienen (Bild unten). Sein Gewicht beträgt 28 t.

Laufsystem des Alwegwagens

Der Tragbalken

Die Versuchsstrecke in Köln - Fühlingen

Die Versuchsstrecke wurde nicht ausschließlich aus geraden, gleichartigen Trägerstücken aneinandergereiht, sondern mit wechselnden Radien, Übergangsbögen, Überhöhungen und Ausrundungen gebaut, so daß die Fahrstrecke höchste Anforderungen nicht nur an die Fahreigenschaften der Bahn, sondern auch an die Bauausführung stellte. Für die 114 gefertigten Balken waren über 30 verschiedene Balkenformen erforderlich. Diese Vielzahl von Formen machte ein Gießen des Betons in normalen einfachen Holz- oder Stahlschalungen unrationell. Auch wäre es unmöglich gewesen, diese Schalungen mit der gewünschten Millimetergenauigkeit herzustellen. Es wurde daher eine elastische, biegsame Stahlschalung entwickelt, mit der alle Balkenformen gegossen werden konnten. Damit war die erste Forderung für eine rationelle Balkenherstellung erfüllt.

Um dem Montagefortschritt nachzukommen, war es notwendig, daß die komplizierte und teure Schalungsmaschine täglich mehrere Balken freigab. Erreicht wurde dies durch die Anwendung des Vakuumverfahrens, das darauf beruht, daß sofort nach dem Betonieren dem Balken das überschüssige Wasser entzogen wird. Damit wird dem Balken eine mechanische Festigkeit gegeben, die schon vor Beginn des chemischen Abbindevorganges die Entschalung ermöglicht. Im Laufe der Perfektion des Arbeitsvorganges gelang es dann auch, mit dieser Schalung alle fünf Stunden einen Balken auszustoßen, selbst dann, wenn die anzufertigenden Balken untereinander in ihren Formen entsprechend den Krümmungen, Überhöhungen usw. abwichen.

Die Balken- und Stützenfertigung erfolgte zur Vermeidung langer Transportwege möglichst nahe der Alweg - Strecke. Die Einrichtung der Baustelle genügte den Anforderungen, die die Balken- und Stützenproduktion für diese Probestrecke an sie stellte. Die Mischanlage - wegen gleichbleibender Betonkonsistenz zweckmäßigerweise mit einem Zwangsmischer ausgestattet - hatte in stetem Wechsel Stampfbeton für Stützenfundamente, Rüttelbeton für die Stützen und für das Vakuumverfahren geeigneten Balken - Beton zu liefern. Ebenso ausgelastet war der Turmdrehkran, der zum Betontransport für Balken und Stützen verwandt wurde, wie auch zur Stützenaufrichtung, zum Eisentransport, zum Aufsetzen des Bewehrungskorbes auf den Betonierwagen, u.a.m. Das Vakuumaggregat bestand aus einer Sihi - Pumpe, Type L 66/16, mit 25 PS, und einer Absaugleistung von 9000 l/min = 540 cbm/h, und dem erforderlichen Wasserabscheider.

Der Wetterschutz für die Tragbalken - Fertigungsanlage

Baustelleneinrichtung

Um die gesamte Betonierungsanlage, wie auch die Fertigungsstellen für Stützen, Balken und den Eisenbiegeplatz gegen Witterungseinflüsse zu schützen, wurden diese mit 0,2 mm starken Polyäthylenfolien überspannt. Durch diese Wetter- und Winterfestmachung entstanden helle Arbeitsräume, die durch Warmlufterhitzer ständig den Erfordernissen der Fabrikation angepaßt wurden. Die Zuschlagstoffe wurden angewärmt, um zur kurzfristigen Erhärtung des Betons beizutragen.

Die Hauptstücke der elastischen, biegsamen Stahlschalung sind die beiden 18 m langen Seitenwände aus Stahlblech. Diese Seitenwände sind auf biegsame Doppel - T - Träger aufgeschraubt. Seitlich der Stahlwandschalung stehen Betonsäulen mit die zwei Spindeln, die die Träger der Schalung auf den geforderten Abstand bringen. Die Einstellung erfolgt mit größter Genauigkeit sowohl für die geraden wie die gebogenen Laufflächen - getrennt für die obere und untere seitliche Laufbahn.

Unter der Seitenschalung wird ein langer, stabiler Flachwagen gefahren. Auf diesem liegt als Schalung für die Lauffläche des Trägers ein Blech auf Paßunterlagen, mit deren Hilfe diesem Blech eine eventuell erforderliche überhöhte oder ausgerundete Form der Laufbahn gegeben werden kann. Beim Betonieren liegt also die Lauffläche des Trägers in der Schalung unten.

Der 1,6 t schwere, fertig gefochtene Bewehrungskorb des Trägers, an dem bereits die Stahl - Lagerschuhe befestigt sind, wird auf dieses Formblech aufgesetzt und mit in die Schalung eingefahren.

Tragbalken - Fertigungsanlage. Ölen der Stahlschalung

Der Bewehrungskorb für einen Tragbalken wird eingefahren

Nach dem Einfahren des Bewehrungskorbes wird der Plattformwagen hydraulisch angehoben, in seine Betonierstellung gebracht und arretiert.

Einschieben des Bewehrungskorbes zwischen die Seitenschalung

An den Enden der Stahlschalung werden Stirnbleche eingesetzt und die verbleibenden Fugen durch Gummipolster abgedichtet. Durch zentrale Öffnungen in den Stirnblechen werden 7,5 m lange Dorne eingefahren, die den Hohlraum des Balkens bilden. Da bei Kurvenbalken diese Dorne auch seitlich verstellt werden mußten, war auf der Verschiebebühne dieser Dorne oftmals eine Menge diffiziler Einstellarbeit zu leisten. Die Abdichtung des Dornes zum Stirnblech erfolgte durch Preßluftschläuche.

Die Stirnschalung wird eingesetzt

Das Einrütteln des Betons war in Anbetracht der steifen Stahlschalung und ihrer starren Lagerung auf den Spindeln ein besonderes Problem. Verwandt wurden elektrisch arbeitende Synchronrüttler, pro Schalungsfeld zwei starke Aggregate auf der unteren Trägeraussteifung, zwei leichtere Rüttler auf der oberen Trägeraussteifung und je ein leichter Rüttler ließ sich auf einem Schaltbrett der Beschickerbühne einzeln oder in Reihe schalten je nach Bedarf, entsprechend dem Betonierfortschritt bzw. zur Vermeidung von Resonanzerscheinungen. Selbst die bei der Bogenstückherstellung verwundene und damit eingespannte Schalung hat die aufgegebene Rüttelarbeit sehr gut übertragen. Das Einrütteln des Füllgutes durch Tauchrüttler im Innern des Balkens war wegen der Vielzahl der vorhandenen Eiseneinlagen, der Tiefe des Balkens und der Empfindlichkeit des Hohldornes nicht möglich.

Interessant ist die Konstruktion der Dorne als Absaugvorrichtung für das Vacuum - Concrete - Verfahren der Firma Vacuum Concrete Paris.

Absaugleitungen der Vakuumanlage

Der 7,5 m lange Dornkern, ein elliptischer Hohlkörper aus Blech, ist zunächst mit einer Lage von Preßluftschläuchen umgeben, die von einer starken, abdichtenden "Faltboothaut" umschlossen werden. Auf dieser Gummihaut liegt ein feingliederiges Spiraldrahtgewebe, über das sich als letzter Abschluß ein Filtertuch spannt. Die Absaugung ist zwischen Filtertuch und Gummihaut im abstandhaltenden Spiraldrahtgewebesystem angeschlossen. Durch in Längsrichtung laufende Keilriemen ist der Absaugeraum in einzelne Kammern aufgeteilt, die einzeln absperrbar über Sichtgläser an die Zentralabsaugleitung angeschlossen sind.

Beim Herausziehen der Dorne aus dem frisch betonierten Balken werden die anfangs unter Druck gesetzten Preßluftschläuche entspannt - sogar unter Vakuum gesetzt -, wodurch eine genügende Verjüngung des gesamten Dornes erzielt wird, so daß der Dorn sich ohne Schwierigkeiten ziehen läßt.

Ein Fahrbahnträger mit 10,8 cbm Beton (Wasserzementfaktor 0,52) wurde in 55 bis 65 Minuten betoniert. Der Beton wurde mit Krankübeln in gleichmäßigen Schichten eingebracht. Entsprechend dem Betonierfortschritt wurden die AEG - Magnetaußenrüttler eingeschaltet. Insgesamt kam eine Rüttelzeit von ca. 20 Minuten zustande.

Einfahren des Absaugdornes in die Balkenschalung

Kurze Zeit nach Ansetzen eines Vakuums von 200 mm Hg wurde nochmals kurz gerüttelt, um die inzwischen entstandenen Hohlräume der abgesaugten Kapillaren oder Wasser- bzw. Luftkanäle zusammenzuschließen. Anschließend wird bei 700 mm HG insgesamt max. 1 ½ Stunde vakuiert mit einem Wasserabzug von ca. 200 - 330 l je Fahrbahnträger. Infolgedessen sinkt der Wasserzementfaktor von 0,52 auf 0,42 und damit hat der Balken bereits soviel mechanische Festigkeit, daß die Dorne sofort gezogen werden können. Nach einer weiteren Beruhigungszeit von max. 90 Minuten wurde die Seitenschalung des Balkens abgenommen und der fertige Balken in der erwärmten halle drei Tage - entsprechend der weiteren Produktion vorrückend - feucht gelagert. Die Anwendung des Vakuumsverfahrens brachte durch seine zusätzliche Betonverdichtung eine merkliche Festigkeitserhöhung.

Betonieren der Tragbalken

In vorliegendem Fall entsprach die eingerüttelte Mischung einer Betongüte B 300. Die fertigen Balken zeigten aber bereits nach einem Tag über 180 kg/cm², nach zwei Tagen über 250 kg/cm², nach drei Tagen über 320 kg/cm²Festigkeit, um nach 28 Tagen 600 kg/cm² und darüber zu erreichen. Eine weitere angenehme Folge ist, daß der Balken unter der vollen Verkehrslast sich nur um 2/3 des vorberechneten Wertes durchbiegt.

Der Vakuierprozeß war in seinen Einzelheiten sehr interessant und hat im Verlauf der Gesamtfertigung manche Probleme aufgeworfen.

Der Dorn ist herausgezogen, die Seitenschalung wird zurückgedreht

Da beim Betonieren die obere Lauffläche unten lag, mußten die Balken nach genügender Erhärtung gedreht werden. Die Balken rückten in 3 bis 4 Tagen auf einem genügend langen Ausziehgleis entsprechend ihrer Fließbandfertigung zur Drehvorrichtung vor, davon etwa 2 Tage innerhalb einer geheizten Halle.

Beide Seitenschalungen sind gelöst, der Balken wird herausgefahren

Das Drehen eines Balkens erforderte im allgemeinen zwei Stunden. Dabei wurden die Balken auf Plateauwagen abgesetzt, deren Auflagetraverse durch eine Handhydraulik in der Höhe verstellbar ist. Nach dem seitlichen Verfahren konnten diese Balken entweder auf Holzstapel abgesetzt und gelagert oder dem Transportgerät zugeleitet werden.

In den vorbeschriebenen Arbeitsfluß fielen weiterhin ergänzende Arbeiten, wie z.B. Isolieranstriche der Lagerschuhe, so daß die Balken danach zum Einbau fertig waren.

Der Balken wird in die Drehvorrichtung gefahren

Balken und Wagen werden gedreht

Der Balken hat sich vom Wagen gelöst

Der gedrehte Balken wird auf Flachwagen abgesetzt

Die Balken werden seitlich der Drehvorrichtung gelagert

Als Alwegstützen wurden für die vorliegende Einbahnstrecke Pendelstützen ausgeführt. Bei diesem Pendelstützensystem wurden jeweils sechs Balken fest miteinander verbunden. In diesem Abstand mußten dann jeweils Festpunktstützen zwischengeschaltet werden.

Stützenfertigungsplatz

Aus wirtschaftlichen Gründen wurden diese Stützen ebenfalls aus Beton gefertigt. Entsprechend der Geländeunterschied, der Kurvenkräfte usw. waren die Stützen in verschiedenen Formen und Höhen auszuführen. Für die Pendelstützen wurde eine verstellbare Stahlschalung konstruiert, die alle Formabweichungen gestattete. Die Festpunktstützen wurden in einer mit "betoplan" (V) Platten ausgekleideten Holzschalung gegossen. Es war nicht immer leicht, die Vielzahl der notwendigen Eisen in den Kopf- und Bodenstücken gut unterzubringen. Der Beton wurde in der herkömmlichen Weise eingebracht, ohne Anwendung von Dampferhärtung oder ähnlichem.

Stützenherstellung in veränderlicher Stahlschalung

Die Herstellung der Stützen hat maßgerechte und gut aussehende Fertigteile ergeben, die in ihrer Betonfestigkeit voll den Anforderungen entsprechen. Die gute Maßhaltigkeit der Fertigteile hat auch eine reibungslose Montage möglich gemacht.

Die Fundamente wurden an Ort und Stelle geschalt und betoniert, wobei auf die genaue Achseinmessung geachtet werden mußte.

Transport einer Festpunktstütze

Zum Einbau der Pendelstützen stand ein Kranwagen zur Verfügung. Dieser hat bei guten Wetter- und Wegeverhältnissen den Transport und die Montage gut durchführen können. Die Montage dieser Teile hat unsere Erwartungen übertroffen und ist mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand durchgeführt worden. Der Transport der schweren Festpunktstützen und Fahrbahnbalken machte die Konstruktion eines besonderen Lastfahrzeuges notwendig. Diesem Fahrzeug kommt im allgemeinen der Transport der Schwerteile nur bei Vorliegen günstigster Wegeverhältnisse auf größere Entfernungen zu. Normalerweise erfolgt der Transport über die bereits vorgestreckte Alweg - Fahrbahn mit besonderen Zubringerfahrzeugen.

Transport einer Pendelstütze

Fundament für eine Pendelstütze

Verankerung einer Pendelstütze

Transport eines 28 t schweren Fahrbahnbalkens

Balkenmontage mit Autokränen

Balkenmontage mit selbstfahrendem Vorbaugerät

Weichenanlage mit biegsamem Hohlträger aus Metall

Die Montage der Fertigbalken kann natürlich bei guten Platzverhältnissen schnell und zügig durch zwei Autokräne durchgeführt werden. Bei einer Strecke durch unaufgeschlossenes Gelände ist jedoch die Montage im freien Vorbau unerläßlich. So wurde auch für die 1,8 km lange Versuchsstrecke bereits ein auf dem Balken laufender Montagekran entwickelt. Das Gerät hat die ihm gestellte Aufgabe erfüllt und konnte am Tage im Durchschnitt vier Balken verlegen. Die Montage auf Stahllagern hat sich gut bewährt und auch hier kam wieder die genaue Maßhaltigkeit aller Fertigteile dem guten Arbeitsfluß zustatten.

Ein neuartiges Bahnsystem verlangt natürlich auch die Lösung weiterer Probleme, wie Bahnhofsanlagen und Weichen. Beides ist bei der Versuchsstrecke gelöst worden. Das Weichenproblem sogar in zwei Varianten, der Gliederweiche, deren einzelne Abschnitte ein Einschwenken in die gewünschte Richtung gestatten, und der Biegeweiche, bei der ein in sich federnder 30 m langer Hohlträger aus besonderem Werkstoff in die gewünschte Richtung gebogen wird.

Und wenn sich nunmehr alle noch vorhandenen Probleme kurzfristig lösen lassen, so schaffte doch erst die Entwicklung einer rationellen und sehr maßgenauen Fertigungsmethode der Fahrbahnbalken und -stützen überhaupt die Voraussetzung, die Alweg - Stadtschnellbahn zu verwirklichen. Die Praxis des Versuchsbetriebes der Alwegbahn in Köln - Fühlingen hat gezeigt, daß diese Art der Stadtschnellbahn das Stadium des Projektes hinter sich gelassen hat.

Die Biegeweiche in verschiedenen Stellungen

Blick in einen Alweg - Wagen

Der Fahrbahnträger dient bei einer Straßenüberquerung als Brücke

ALWEG - Bahn in Köln - Fühlingen, Biegeweiche und einseitiger Bahnhof aus Betonfertigteilen

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