Projektanforderungen und Ziele

Der mit Schweizer Holz gebaute Schlaufensteg brachte mitsamt seinen Aussichtstürmen und Holzstützen in der Planung einige statische Besonderheiten sowie witterungstechnische Anforderungen mit sich © Pirmin Jung Schweiz AG

Es galt, die beiden Baarer Gebiete Buebegunte und Vogelwinkel mit einer Fußgängerüberquerung zu verbinden, wobei eine Konstruktion gefordert war, die sich topografisch sehr gut in den Wald und die Umgebung einfügt und die Höhendifferenz von 45 m raffiniert überwindet. Während bei der einen Aussichtsplattform der Blick über das Gebiet Vogelwinkel bis hin zum Zugersee die Vision war, standen auf der anderen Seite der imposante Blick über das Waldgebiet und die Holzkonstruktion im Zentrum. Kombiniert mit der Idee eines Kardiologen, welcher auf der Suche nach einem passenden Gebiet für ein intensives Herz-Treppentraining war, wurde der Grundstein für den heutigen Schlaufensteg gelegt. Insgesamt sollte der Verbindungssteg ein Erlebnis für Herz und Seele werden.

Konzept und Strategie

3D-Modell vom Schlaufensteg: Mit Geodaten wurden die Stellen, an denen eine Stütze stehen soll, erfasst, in das digitale Modell des Stegs eingefügt und später wieder im Wald übertragenGeometrie © Abt Holzbau AG

Der Verlauf des Schlaufenstegs in stark unterschiedlichen Höhen über dem Waldboden machte ein individuell an die Topografie angepasstes Tragwerkssystem erforderlich. Dabei galt es, die minimale Anzahl Abstützungspunkte für die geschlaufte Geometrie zu identifizieren. Ein physisches Modell diente in einem ersten Schritt dazu, die Anordnung der Stege und Treppen zu verifizieren sowie die geometrische Machbarkeit zu prüfen. Ein schönes Beispiel dafür, dass greifbare Elemente neben der digitalen Planung immer noch ein starkes Hilfsmittel im Entwurf sind und zur Überprüfung der Statik dienen. Ebenfalls wichtig: die Stabilisation der gerade verlaufenden Stegsegmente, um seitliche Schwankungen zu verhindern.

Treppentürme

Eine unterspannte Brückenkonstruktion, deren Konstruktionsprinzip sich an Brücken von Eduardo Torroja anlehnt, verbindet den Turm mit dem eigentlichen Steg © Abt Holzbau AG

Der untere Fachwerkturm ragt knapp 28 m aus dem Boden und bietet mit einer Aussichtsplattform auf 22 m Höhe gleichzeitig den Einstieg über die Brücke in den Wald. Zwei der Fachwerkteile, welche einen Knick beinhalten, wurden im Werk mit eingeklebten Gewindestangen zusammengesetzt. Diese Technik erlaubt es, die hohen Kräfte aus den Fachwerkknoten in die Holzquerschnitte einzuleiten. An diesen Fachwerken wurden zudem "Sättel" an den Knoten angebracht, um die Diagonalen der seitlichen Fachwerke beim Aufrichten mit Stabdübeln montieren zu können. Die Fachwerkriegel wurden mittels Vollgewindeschrauben an die Fachwerke angeschlossen.

Das Innenleben der Türme besteht aus Balkenlagen, Wechseln, Stützen und Treppenläufen.

Plandetail Knoten Bohrung: Die Fachwerkriegel wurden mittels Vollgewindeschrauben an die Fachwerke angeschlossen © Abt Holzbau AG

Es wurde vollständig mit standardisierten, rückbaubaren Verbindungsmitteln realisiert. Das stellt das einfache Auswechseln der Bauteile im Unterhalt sicher. Durch die Höhe des Turms und die schmale Ausführung im Grund mussten hohe Zugkräfte aus Windlasten eingeleitet werden. Diese lagen auf Designniveau bei 670 kN, was 47 durchschnittlichen Pkw entspricht, und das Umkippen des Turms verhindert. In den Holzstützen des Turms wurden Gewindestangen eingeklebt, welche die Last in eine Kopfplatte einleiten. Ein Stützenfuß überträgt die Last in das Fundament. Ein ausreichender Abstand der Holzstützen zum Terrain stellt im Sockelbereich den Witterungsschutz sicher.

Brücke

Es galt, den Turm mit dem eigentlichen Steg zu verbinden. Dies gelang mittels einer unterspannten Brückenkonstruktion, welche sich vom Konstruktionsprinzip an Brücken von Eduardo Torroja anlehnt. Die Problematik des halbseitigen Lastfalls wird bei der Konstruktion durch die Spreizung der Zwischenabstützen behoben. Es entsteht ein Halbvierendeelträger, in dem die Spreizenpaare den Obergurt einspannen. Das Zugband unterhalb ist gelenkig an den Spreizen angeschlossen und weist keine Steifigkeit auf. Unterspannte Systeme benötigen eine Stabilisierung des Zugglieds, um seitlichem Ausweichen entgegenzuwirken. Dies wird durch eine selbststabilisierende Konstruktion erreicht.

Entscheidend für die Stabilität ist die Anordnung der Auflagepunkte des Trägers (h1) im Verhältnis zu den Spreizenanschlusspunkten im Obergurt (h2). Liegt der Wert h2 höher als der Wert h1, stabilisiert die Kombination aus Unterspannung und Druckstreben das System, da die Kräfte das Tragwerk in seine senkrechte Ausgangslage zurückführen. Aus diesem Grund wurde die Brücke überhöht gefertigt. Die Überhöhung wurde im Werk bei der Montage der Unterspannung eingestellt. Hierfür wurden die geraden Holzträger auf Böcke aufgelegt und an den äußeren Enden belastet, bis sich die gewünschte Verformung eingestellt hat. Diese Konstruktion realisiert eine filigrane und wirtschaftliche Lösung.

Stegsegmente

Die rund 40 m langen und gerade verlaufenden Stegsegmente mussten horizontal stabilisiert werden, um das Auftreten von seitlichen Schwankungen zu verhindern. So filigran sich der Steg in die Topografie des Waldes einfügt, so herausfordernd ist es, diesen dort zu platzieren. Jede Stütze hat ihre eigene Ausrichtung und ihre eigene Höhe, welche mit der Verankerung durch Mikropfähle im Waldboden für den Lastabtrag genau übereinstimmen mussten.

Mit Geodaten wurden die Stellen, an denen eine Stütze stehen soll, erfasst, in das digitale Modell des Stegs eingefügt und im Wald übertragen. So konnten sowohl die Höhen des Waldes im Modell dargestellt werden als auch die genauen Geometrien für die Produktion und die Ausrichtung der anschließenden Fundation im Wald festgestellt werden.

Montage

Ein hoher Vorfertigungsgrad war essenziell, um einen reibungslosen Bauablauf und höchste Qualitätsstandards zu gewährleisten. Bereits in der Werkhalle wurden die Rundholzstützen Mithilfe von KI-Technologie (incon) auf den Produktionstisch projiziert, passgenau zugeschnitten und zu Stützenpaaren vormontiert. Der Kopfträger aus Stahl und das zusätzliche Spannstahl-Kreuz im Zusammenschluss mit den Stützenfüssen erzeugt die nötige Stabilität. Die Vormontage ermöglichte ein effizientes und präzises Aufrichten vor Ort. Die Stützenpaare wurden im Wald direkt mit dem Pneukran über die vorgängig gesetzten Bohrpfähle gestülpt und anschließend wurden die Stützenfüße kraftschlüssig mit der Ankerstange vergossen.

Pfahlkopf-Detail der Mikropfähle: Zum Schutz des Waldbodens wurde ein Schraubenfundament für die Mikropfähle entwickelt. Anhand der Lastauflagepunkte entstand das geeignete Pfahlkopf-Detail © Lukas Fritz + Partner AG

Steg-, Brücken- und Treppenelemente wurden ebenfalls im Betrieb vorbereitet. Dazu gehörte der Zusammenbau der Holzkonstruktion mit Bodenplatte inklusive der Abdichtung. Auf dem Installationsplatz wurden lediglich die Geländerpfosten angeschlagen und mit einem Seitenschutznetz versehen. Somit war die nötige Arbeitssicherheit auch für die nachfolgenden Arbeiten bereits beim Versetzen der Stegelemente gewährleistet. Die Stegelemente wurden mit dem LKW auf den Bau transportiert und mit dem Kran auf die bereits zuvor gesetzten Stützenpaare aufgelagert. Stützenpaar um Stützenpaar, Steg um Steg wuchs so der Schlaufen- steg vom Aussichtspunkt Vogelwinkel nach unten bis zum Einstiegsturm. Der Gehbelag, der Handlauf und das Maschendrahtgeländer wurden vor Ort in luftiger Höhe montiert.

Der Treppenturm besteht aus zwei vorgefertigten vertikal verlaufenden Holzfachwerken, welche auf dem Bau mit Streben-/Riegelbalken verbunden wurden. Die Holzbauteile sind passgenau auf die vorbereiteten Fundamente gesetzt und die Zusammenschlüsse mit Passbolzen realisiert worden. Das Innenleben der Turmkonstruktion wurde vor Ort eingebaut und mit Treppentritt- und Gehbelag-Elementen belegt. Die Fassadenkonstruktion wurde ebenfalls im Werk zu Elementen vorgefertigt und auf dem Bau an die Turmkonstruktion montiert. Die kurze Montagezeit von zwei Monaten zeugt von einer hohen Präzision und Effizienz in der Bauplanung und Vorfertigung.

Nachhaltigkeit

Bei der Holzauswahl stand der konstruktive Holzschutz im Fokus. Um die witterungstechnischen Anforderungen zu erfüllen, wurde Douglasienholz für die Gehbeläge und Fassaden verwendet. Das Holz der Douglasie besitzt einen natürlichen Schutz gegen Schimmelpilze und Fäulnis und bietet zudem den Vorteil einer langen Haltbarkeit und Stabilität. Für die Rundholzstützen wurden sorgfältig ausgewählte Fichtenstämme eingesetzt. Diese sind geradwüchsig, nahezu kreisrund und haben wenig Äste. Damit konnten die nötigen statischen und geometrischen Anforderungen erfüllt werden, aber auch die Voraussetzung einer langen Nutzungsdauer.

Für die Verwendung von regionalem Holz aus dem Wald der benachbarten Korporation Blickensdorf wurde der Schlaufensteg mit dem Label Schweizer Holz ausgezeichnet. Insgesamt wurden 279 m³ Holz aus der Schweiz verbaut – eine solche Menge benötigt etwa 13 Minuten, bis sie in den Schweizer Wäldern nachgewachsen ist.