363© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Stahlbau 82 (2013), Heft 5

Fachthemen

DOI: 10.1002/stab.201310054

Die Montage der Hängebrücke Puente Continental in Peru – Spannweiten 104 m–320 m–104 m

Martin LechnerTamas Cserno

Die Hängebrücke über den Fluss Madre de Dios in der peruani-schen Stadt Puerto Maldonado wurde von der Firma Waagner-Biro konstruiert und geliefert. Die Verschiffung erfolgte im Jahr 1981. Die Brücke ist ein Teilstück der Carretera Interoceánica, der Straßenverbindung zwischen Peru und Brasilien. Die Fertigstel-lung dieser Straßenverbindung und damit auch die Errichtung der Hängebrücke wurden aus politischen Gründen unterbrochen und erst im Jahr 2004 wieder in Angriff genommen. Der Bau der Hänge-brücke erfolgte mit den letzten Teilstücken der Straßenverbindung in den Jahren 2009 bis 2011. Der Artikel behandelt die Inventur der Brückenteile sowie die Brückenmontage inklusive der hierfür nötigen umfangreichen Montagehilfseinrichtungen.

The installation of the Puente Continental Suspension Bridge, Peru – Spans 104 m–320 m–104 m. The suspension bridge crossing the river Madre de Dios in the Peruvian city of Puerto Maldonado was designed and supplied by the company Waagner- Biro. Shipment took place in 1981. The bridge forms a part of the Interoceanic Highway, the road connection between Peru and Brazil. The completion of the project and consequently the instal-lation of the suspension bridge were interrupted for political rea-sons and re-started only in 2004. The construction of the suspen-sion bridge was realized as a portion of the last road sections in

the years 2009 to 2011. This article covers the inventory of the bridge components as well as the bridge installation including the necessary extensive auxiliary equipment.

1 Beschreibung der Hängebrücke

Die Hängebrücke Continental ist die längste Brücke Perus und weist inklusive der Vorlandbrücken eine Länge von 723 m auf. Die Stahlbrücke hat eine Gesamtlänge von 528 m. Das statische System ist das einer dreifeldrigen erd-verankerten Hängebrücke. Das gesamte Haupttragsystem besteht aus Stahl und ist mit geschraubten Verbindungen ausgeführt. Der Versteifungsträger ist an den Pylonen ge-lenkig ausgebildet. Sowohl die Seitenfelder mit einer Spann-weite von 104 m als auch das Mittelfeld mit einer Spann-weite von 320 m sind von den Haupttragkabeln abgehängt. Die Brückenpylone weisen eine Höhe von 50 m auf und sind gelenkig mit den Brückenpfeilern verbunden. In hal-ber Höhe des Versteifungsträgers liegt die Betonfahrbahn mit zwei Fahrstreifen je 3,6 m Breite und zwei Fußgänger-streifen je 1,5 m Breite. Bild 1 zeigt die Grunddimensionen

Bild 1. Ansicht und Regelquerschnitt der Hängebrücke Puente ContinentalFig. 1. View and cross section of the suspension bridge Puente Continental

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Vor Ort waren keine Schiffskräne für die Montage des Versteifungsträgers verfügbar. Pontons in ausreichender Größe waren vorhanden. Obwohl die Wasserstände sehr starke saisonale Schwankungen aufweisen, wurde die Mon-tage aus Termingründen teilweise in der Regenzeit durch-geführt. Dies erschwerte die Montage erheblich. Aufgrund des damit verbundenen Treibholztransports musste das Einschwimmen der Versteifungsträger wiederholt unter-brochen werden.

Die vom Generalunternehmer gewählte peruanische Fertigung sowie die Seehäfen liegen an der Pazifikküste. Zwischen der Pazifikküste und Puerto Maldonado war zur Bauzeit die Straßenverbindung über die Anden noch nicht fertiggestellt und es standen teilweise nur Schotterpisten zur Verfügung. Diese waren während der Regenzeit für LKW teilweise nicht passierbar. Anpassungen vor Ort waren auf-grund der beschränkten Ausrüstung der lokal ansässigen Firmen nur sehr begrenzt möglich. Verschiedene Teile muss-ten auch eingeflogen werden.

4 Inspektion und Inventur der Brückenteile

Die Brückenteile und Seile waren seit den 1980er Jahren vor Ort in Puerto Maldonado in tropischem Klima gela-gert. Der Bauherr hat hierfür Überdachungen vorgesehen (s. Bild 2).

Der Stahlbau war in sehr gutem Zustand (s. Bild 3). Im Wesentlichen wies ein Schuss des Pylons Ausbeulungen auf, die auf einen Transportschaden hinweisen. Der Kunde entschied sich, diesen Schuss neu zu fertigen. Auch die Schrauben (vorwiegend DIN 6914, wie hergestellt und leicht geölt) waren in gutem Zustand und konnten verwendet werden. Die Anzahl der fehlenden Teile war überschaubar und bestand aus Kleinteilen wie Zinkblechen und Schrau-ben. Der Korrosionsschutz des Stahlbaus war in gutem Zu-stand. Metallisch blanke Flächen waren zusätzlich geschützt worden. Schlussendlich traf der Generalunternehmer die Entscheidung, den Korrosionsschutz komplett zu erneuern.

Die Haupttragseile der Originallieferung konnten nicht verwendet werden, da sie teilweise deutliche Knicke auf-wiesen (s. Bild 3). Die Hänger hingegen waren in sehr gutem Zustand. Diese wurden in Kisten gelagert und waren über-

der Hängebrücke. Die Haupttragseile bestehen aus je 12 Sei-len mit Durchmesser 71 mm. Von diesen ist der Verstei-fungsträger in Abständen von 16 m mit vertikalen Hän-gern abgehängt.

Das Büro Leonhardt, Andrä und Partner wurde unab-hängig von Waagner-Biro durch den Generalunternehmer beauftragt, eine statische Überprüfung der Hängebrücke in-klusive deren Fundamenten mit modernen Methoden durch-zuführen. Diese Nachrechnung ergab, dass die Ankerkam-mern verstärkt werden mussten. Da die Brücke einen offe-nen Querschnitt aufweist, wurde in diesem Rahmen auch ein dynamischer Windkanalversuch durchgeführt. Dieser zeigte ein aerodynamisch stabiles Verhalten der Hängebrücke. Die statische Überprüfung bestätigte die Tragsicherheit der Hängebrücke.

2 Leistungsumfang

Waagner-Biro wurde im Dezember 2009 mit der Supervision von Inspektion und Inventur der Brückenteile, der Nachlie-ferung der Tragseile, der Montageplanung und der Montage-supervision beauftragt. Die Montageplanung umfasste so-wohl die grundsätzlichen Montageüberlegungen als auch die Auslegung aller Komponenten des Stahl- und Maschinen-baus auf Niveau von Detailberechnung und Werkstattpla-nung. Weiterhin erfolgte die Spezifizierung und die Defini-tion der für die Montage nötigen elektrischen Einrichtung.

3 Lokale Gegebenheiten

Der Generalunternehmer vergab die Fertigung der Monta-gehilfseinrichtungen lokal in Peru. Folglich mussten Bleche, Profile, Montageseile, Schrauben und Normteile im impe-rialen Maßsystem und meist nach Amerikanischen Normen spezifiziert werden. Bei Maschinenkomponenten, beson-ders Getrieben, war die lokale Verfügbarkeit begrenzt. Der Stahl wurde meist in ASTM Grade 36 (entspricht im we-sentlichen S235) angegeben. ASTM Grade 50 (entspricht im wesentlichen S355) konnte nur nach vorangehender Ab-klärung der Verfügbarkeit verwendet werden. Statt der in Europa gebräuchlichen Stromfrequenz von 50 Hz weist das peruanische Netz eine Frequenz von 60 Hz auf.

Bild 2. Die Lagerung der Stahlbauteile erfolgte vor Ort in BarackenFig. 2. The parts of the steel structure were stored locally in shanties

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dieser auf einer Fahrbahn, die er selbst während der schritt-weisen Vorwärtsbewegung von hinten nach vorne hob (s. Bild 4).

Die Pylonschüsse wurden per Ponton zu den Brücken-pfeilern gebracht und von dort mittels des Mobilkrans ent-laden und an der Einbaustelle befestigt. Nach dem Aufbau der ersten vier Schüsse wurde seitlich ein Kletterkran an-gebaut. In der Folge wurde der Pylon schussweise mithilfe des mitwachsenden Kletterkrans hochgezogen (s. Bild 5).

dacht. Die Feuerverzinkung wurde belassen und die Hänger wurden ohne bedeutende Zusatzmaßnahmen eingebaut.

5 Brückenmontage5.1 Allgemeines

Die Brückenmontage erfolgt vereinfacht in folgender Rei-henfolge: Versteifungsträger in Randfeldern, Pylone, Trag-seile, Hänger in den Randfeldern, Hänger im Mittelfeld, Versteifungsträger im Mittelfeld, Betonieren der Fahrbahn, dann Abbau der Montagehilfseinrichtungen.

5.2 Randfelder und Pylone

Die Montage der Randfelder erfolgte mittels temporärer Un terstützungen. Diese waren beim Generalunternehmer aus einem vergangenen Projekt vorhanden und wurden entsprechend adaptiert. Die Brückensegmente wurden am Widerlager zusammengebaut und mittels Panzerrollen vor-geschoben. Nach der Fertigstellung der Randfelder verfuhr ein Mobilkran in Richtung Pylon. Da die Betonfahrbahn zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorhanden war, bewegte sich

Bild 3. Zustand der Querträger und Tragseile der OriginallieferungFig. 3. Condition of transoms and main cables of the original supply

Bild 4. Mobilkran auf Randfeld unterwegs zum PylonFig. 4. Mobile crane on side span moving towards the pylon

Bild 5. Pylonmontage mit Hilfe von KletterkränenFig. 5. Installation of pylon by means of climbing cranes

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diese sowohl zum Seilziehen als auch im Kabelkranbetrieb zum Einsatz kommen konnten. Jede einzelne Winde wurde somit doppelt eingesetzt. Auf jedem einfachen Kabelkran befand sich ein Dieselaggregat zur Stromgewinnung direkt vor Ort.

Die Verankerung des Kabelkrans erfolgt im Standard-fall über ein eigenes Fundament, das hinter den Widerla-gern angeordnet wird. Das war im Fall der Puente Continen-tal aus Platzgründen nicht möglich, da eine Vorlandbrücke aus Beton direkt an die Brücke anschließt und bereits fertig-

Auch die Hilfskonstruktionen am Pylonkopf wurden mit dem Kletterkran in Position gebracht.

5.3 Einziehen der Tragseile

Für das Ziehen der Haupttragseile waren vereinfacht fol-gende Montagehilfseinrichtungen notwendig: Winden und Seilhaspeln am Rückhaltewiderlager (s. Bild 6), Winden am Pylonfuß, Seilrollen am Pylonkopf (s. Bild 7), Winden am Zugwiderlager (s. Bild 6), Verbindungselemente zwischen Windenseil und Tragseil, Hilfsmittel in den Ankerkammern zum Verankern der Tragseile und Kletterkran am Pylonkopf zum Umsetzen der Tragseile von Seilrolle auf Seilsattel (s. Bild 7).

Erst wurde ein dünnes Seil mittels Kletterkränen und Boot von einem Ufer zum anderen gezogen. Mit diesem Hilfsseil wurde das Seilziehen mittels der Winden begon-nen. Die Montagehilfseinrichtungen waren so konzipiert, dass oberstrom und unterstrom unabhängig voneinander gearbeitet werden konnte.

Spezielles Gewicht wurde dem Rückhalten der Seile zugeordnet. Die auf Holzhaspeln aufgewickelten Seile wur-den per LKW über teilweise sehr schlechte Schotterpisten nach Puerto Maldonado transportiert. In der Montagepla-nung wurde deshalb die Annahme getroffen, diesen Holz-haspeln keinerlei Tragfähigkeit während des Seilziehens zuzuordnen. Zusätzlich zur Bandbremse an den Seilhaspeln wurden die Seile mittels einer Rückhaltewinde gebremst (s. Bild 8). Nach dem Ziehen der Seile wurden die Seilköpfe entlastet und mittels Hubzügen in die Ankerkammern ein-gebracht und befestigt (s. Bild 9).

Im Anschluss an die Brückentragseile wurden mit einem ähnlichen Konzept die Kabelkrantragseile gezogen. Diese Kabelkrantragseile wurden aus den Brückentragseilen der Originallieferung gewählt.

5.4 Kabelkranbetrieb

Nach dem Einziehen der Brückentragseile und Kabelkran-tragseile wurden die Montagehilfseinrichtungen für das Seil-ziehen abgebaut bzw. für den Kabelkranbetrieb umgebaut. Beim Entwurf der Seilwinden wurde darauf geachtet, dass

Bild 6. Rückhaltewiderlager mit Seilhaspel und Seilwinden sowie Zugwiderlager mit SeilwindenFig. 6. Home base showing decoiler and winches as well as far base showing winches

Bild 7. Ausrüstung am PylonkopfFig. 7. Equipment on pylon top

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gestellt war. Daher wurde die in Bild 10 gezeigte Konstruk-tion für die Verankerung des Kabelkrans entwickelt. Sie ermöglicht die Befestigung der Kabelkranverankerung an den bestehenden Widerlagern und erlaubt außerdem die Zufahrt eines Mobilkrans. Die Zugstrebe wurde durch den vertikalen Zustieg der Ankerkammer nach unten geführt und unten mit einem Querjoch verankert. So konnten alle Lasten als Druckbeanspruchungen in den Beton eingeleitet werden. Mittels einer Seilspannvorrichtung konnten die Kabelkrantragseile sowohl auf das Flussniveau abgesenkt werden als auch die Seilspannung an die jeweilige Tätig-keit angepasst werden.

Der Kabelkran wird für den Einbau der Hängerschel-len, den Einbau der Hänger und die Montage des Verstei-fungsträgers im Mittelfeld benötigt. Der Entwurf wurde so gewählt, dass mit zwei einfachen Kabelkränen Hängerschel-len und Hänger parallel in beiden Randfeldern montiert wer-den konnten (s. Bild 11). Nach der Montage der Hänger-schellen und Hänger in den Randfeldern wurden die bei-den einfachen Kabelkräne in das Mittelfeld umgesetzt. Auch hier konnten die Hängerschellen und Hänger gleich-zeitig mit zwei Kabelkränen montiert werden. Nach erfolg-

Bild 8. Rückhaltung der TragkabelFig. 8. Retension of main cables

Bild 9. Einbringen und Befestigen eines Haupttragseils in der AnkerkammerFig. 9. Inserting and fixing of a main cable in the anchoring chamber

Bild 10. Verankerung der Kabelkrantragseile mit Seilspann-vorrichtungFig. 10. Anchoring of cable crane main cable including cable tensioning device

Bild 11. Talfahrt des einfachen Kabelkrans nach Montage der ersten HängerschellenFig. 11. Descent of simple cable crane after installation of the first hanger brackets

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6 Zusammenfassung

Die Brückenmontage erfolgte unter sehr großem Zeitdruck. Teilweise waren bis zu 600 Arbeiter auf der Baustelle be-schäftigt und es wurde in Tag- und Nachtschichten gearbei-tet. Das letztendlich gewählte Montagekonzept wurde die-

ter Montage der Hänger wurden die beiden einfachen Ka-belkräne zu einem doppelten Kabelkran verbunden. Mit diesem erfolgte die Montage der Versteifungsträgerschüsse von je 40 t (s. Bild 12).

Die statische Berechnung des Kabelkranbetriebs er-folgte geometrisch nichtlinear an einem gemeinsamen 3D-Modell des Kabelkrans und der Hängebrücke. Jeder einzelne Montageschritt wurde berechnet. Besonderer Fokus lag auf den Seilkräften in den Kabelkrantragseilen und Kabelkran-zugseilen sowie an der für die Hängerbefestigung nötigen Vertikalkraft und den dabei auftretenden Kräften in den Hängern. Bild 13 zeigt beispielhaft die Verformungsfigur beim Einbau des vierten Schusses.

Der Einbau der Versteifungsträgerschüsse im Mittel-feld erfolgte von der Mitte aus symmetrisch zu den Brücken-pylonen. Der jeweils angebaute Schuss wurde biegesteif mit den bereits montierten Schüssen verbunden. Abschlie-ßend wurde der jeweils angebaute Schuss am bereits montierten Hänger befestigt. Um die hierfür nötigen Kräfte zu verringern, wurde teilweise mit Auskragungen am je-weils abgewandten Ende des Versteifungsträgers gearbei-tet (s. Bild 14).

Nach erfolgter Stahlbaumontage wurde die Fahrbahn betoniert. Bild 15 zeigt die Brücke einen Tag vor der offizi-ellen Eröffnung. Die Hängebrücke fügt sich harmonisch in die Landschaft ein (s. Bild 16).

Bild 12. Ein Schuss des Versteifungsträgers während des Einhubvorgangs mittels des doppelten KabelkransFig. 12. One section of the stiffening girder during lifting process by means of double cable crane

Bild 13. Einbau des vierten Schusses des VersteifungsträgersFig. 13. Installation of the fourth section of the stiffening girder

Bild 14. Positionierung eines Schusses des Versteifungsträgers an den bereits montierten VersteifungsträgerFig. 14. Positioning of one section of the stiffening girder to the already installed stiffening girder

Bild 15. Brücke nach Betonierung der FahrbahnFig. 15. Bridge after concreting of roadway

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Am Bau Beteiligte:Bauherr:Ministerio de Transportes y Comunicaciones, LimaGeneralunternehmer:Conirsa S.A. (Konsortium aus vier peruanischen Baufirmen: Odebrecht Perú, Graña Montero, JJC und Subcontratistas Generales ICGSA), LimaTragwerksplanung, Stahlbau, Montageplanung, Montagesupervision:Waagner-Biro, WienFertigung der Montagehilfseinrichtungen, Brückenmontage:Cemprotech SAC, LimaStatische Überprüfung der Hängebrücke:Leonhard, Andrä und Partner, StuttgartWindkanaluntersuchungen:Wacker Ingenieure, Birkenfeld

Autoren dieses Beitrages:Dipl.-Ing. Martin Lechner, martin.lechner@waagner-biro.at,Dipl.-Ing. Tamas Cserno, tamas.cserno@waagner-biro.at,Waagner-Biro Bridge Systems AGLeonard-Bernstein-Straße 10, A-1220 Wien

sem Zeitdruck und den speziellen Randbedingungen dieser Baustelle angepasst.

Durch das angewendete System des Tragseilziehens konnten alle Tragseile innerhalb eines Monats eingezogen werden. Die Montage der Hängerschellen und Hänger nahm den Zeitraum von ca. 1,5 Monaten in Anspruch. Die Verstei-fungsträgermontage dauerte (unter Abzug bauseitiger Un-terbrechungen) ebenfalls ca. 1,5 Monate. Setzt man diese Zeiträume in Relation zu denen anderer von Waagner-Biro nach Peru gelieferter und montierter Hängebrücken, so konnte durch das gewählte Montagekonzept eine deutliche Verkürzung der Bauzeit erreicht werden.

Die Brücke wurde am 15. 07. 2011 vom peruanischen Staatspräsidenten Alan Garcia offiziell eröffnet. Die Fertig-stellung der Brücke stellte gleichzeitig auch die Fertigstel-lung der Carretera Interoceánica dar und wird die Entwick-lung des gesamten Großraums wesentlich beeinflussen.

Projektdaten:Lieferung Stahlbrücke: 1981Beginn Stahlbaumontage: 2010Brückeneröffnung: 15. Juli 2011Spannweiten Stahlbrücke: 104 m – 320 m – 104 mStahlkonstruktion: 2500 tMontagehilfskonstruktion: 200 t

Bild 16. Brücke in ihrer UmgebungFig. 16. Bridge in its environment