Taktschiebeverfahren im Stahlbrückenbau: Montagestöße, Prüfung, Nachweise

Wie funktioniert das Taktschiebeverfahren im Brückenbau?

Laut Wikipedia wird der Überbau hinter dem Widerlager in kurzen Abschnitten (Takten) hergestellt und anschließend um eine Taktlänge zusammen mit den schon fertigen Takten in Richtung Brückenachse nach vorn verschoben, mit hydraulischen Pressen und PTFE-Gleitlagern. Den Fertigungsplatz nennt man Taktkeller; laut Baunetz Wissen ist er in der Regel wetterfest eingehaust. Am vordersten Abschnitt sitzt ein stählerner Vorbauschnabel, der die Kragmomente bis zum Erreichen der nächsten Stütze verringert.

Bei Stahlbrücken läuft das Verfahren in den wesentlichen Schritten genauso ab; an die Stelle des Betonierens tritt die Montage. Die PST Stahltechnologie Plauen beschreibt den Montageplatz als ortsfesten Platz auf der Baustelle, meist unmittelbar hinter einem oder beiden Widerlagern. Verfahrensbedingt muss der Querschnitt des Überbaus laut Wikipedia unverändert bleiben; der britische Leitfaden SCI P185 nennt Träger mit konstanter Höhe beim Einschieben „praktisch unverzichtbar“.

ZTV-ING Teil 5 Abschnitt 2 „Taktschiebeverfahren“ gilt für Betonbrücken und ausdrücklich auch für Stahl- und Stahlverbundbrücken (Nr. 1 (2)).

Diese Seite bezieht sich auf ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 „Stahlbau“, Stand 2023/12, Teil 5 Abschnitt 1 „Traggerüste“, Stand 2026/01, und Teil 5 Abschnitt 2 „Taktschiebeverfahren“, Stand 2022/01 (Gesamtfassung 2026/01), sowie auf EN 1090-2:2018+A1:2024 (englische Fassung), die Norm für die Ausführung von Stahltragwerken. Für tragende Bauteile von Brücken schreibt ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 1 (3) die Ausführungsklasse EXC 3 vor, und zwar für die Werkstatt und für die Baustelle. Ergänzend zitiert werden die britischen Leitfäden SCI P185 (6. Ausgabe 2015) und SCI P382 (Stand 2012); sie beziehen sich auf ältere Normausgaben und auf britische Vertragswerke und sind hier als Praxisquelle genannt.

Welche Regeln gelten beim Verschub?

ZTV-ING Teil 5 Abschnitt 2 regelt vor allem Lager, Sicherung und Kontrolle des Verschiebevorgangs:

• Lager: Verschiebelager werden nach den gültigen Normen bemessen; der Einfluss von Winkelverdrehungen des Überbaus einschließlich Vorbauschnabel ist nachzuweisen. Die endgültigen Lager dürfen erst belastet werden, wenn der Überbau seine Solllage erreicht hat (Nr. 3).
• Verschiebekräfte: Pfeilerkopfauslenkungen und Verschiebekräfte werden beim Verschieben kontrolliert. Beim Erreichen der rechnerischen Grenzwerte muss der Vorgang automatisch unterbrochen werden; von jedem Bedienungspunkt aus muss er gestoppt werden können (Nr. 5 (2)).
• Sicherung: Für jeden Bauzustand braucht der Überbau eindeutige Festhaltungen gegen unkontrolliertes Gleiten; ein Stromausfall darf nicht zum Versagen der Sicherungseinrichtungen führen (Nr. 6).
• Höhenlage: Die Höhenlage der Verschiebelager ist laufend zu überprüfen; Abweichungen von der Solllage über 3 mm sind unverzüglich auszugleichen (Nr. 8 (3)).

EN 1090-2 verlangt in Abschnitt 9.6.5.2: Wird ein Tragwerk nach dem Zusammenbau in seine Endlage gerollt oder anders bewegt, muss die bewegte Masse kontrolliert abgebremst werden können; eine Umkehr der Bewegungsrichtung kann zu berücksichtigen sein. Pressen müssen sich unter Last in jeder Stellung festlegen lassen, sofern keine andere Sicherung getroffen ist. ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 6 (4) fordert dafür Pressen mit Kugelkalotten.

Montagestoß und Baustellenschweißen auf dem Vormontageplatz

Für die Schweißnähte am Montagestoß gelten dieselben Grundregeln wie im Werk. Nach ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 4 werden Schweißarbeiten nach qualifizierten Schweißanweisungen (WPS) ausgeführt, die Schweißer brauchen eine Prüfung nach DIN EN ISO 9606-1 mit einem Geltungsbereich, der den Einsatz abdeckt (siehe Schweißerprüfung und Fristen), und an tragenden Bauteilen ist die Bewertungsgruppe B nach DIN EN ISO 5817 einzuhalten.

Laut SCI P185 sind die meisten Baustellennähte im Brückenbau Stumpfnähte in Stoßlinie, geschweißt in Wannen-, Steig- und Überkopfposition. Beim I-Träger werden die Gurte meist von oben in Wannenlage gefüllt und nach dem Ausfugen über Kopf fertig geschweißt; die Gurte kommen zuerst, damit die Schrumpfung sich ohne Behinderung durch den Steg verteilen kann. Die Reihenfolge gehört in den Zusammenbau- und Schweißfolgeplan, den ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 8 (1) c) als Teil der geprüften Fertigungs- und Montageunterlagen führt.

Zwei Regeln betreffen die Passung am Stoß:

• Weicht die Spaltbreite eines geschweißten Baustellenstumpfstoßes um mehr als 3 mm von der geplanten ab, ist vor dem Schweißen eine Abstimmung mit dem Auftraggeber erforderlich (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 6 (7)).
• Dauerhafte Verbindungen dürfen erst hergestellt werden, wenn genug vom Tragwerk ausgerichtet und vorläufig verbunden ist, dass sich die Bauteile beim weiteren Montieren nicht mehr verschieben (EN 1090-2, 9.6.5.3).

Witterung, Kondensat und Vorwärmen

EN 1090-2 Abschnitt 7.5.3 verlangt, dass Schweißer und Arbeitsbereich angemessen gegen Wind, Regen und Schnee geschützt sind; Schutzgasverfahren sind laut Anmerkung besonders windempfindlich. Die zu schweißenden Flächen sind trocken und frei von Kondensat zu halten. Liegt die Werkstofftemperatur unter 5 °C, kann eine geeignete Erwärmung nötig sein (Verweis auf EN 1011-1).

Laut SCI P185 braucht es dafür Einhausungen, die Personal und Schweißbereich vor Wind und Regen schützen; ablaufendes Wasser ist schwerer abzuhalten. Lichtbogenhandschweißen (111) ist dort das am häufigsten eingesetzte Baustellenverfahren, braucht aber ebenfalls Schutz vor Zugluft; die Schutzgasverfahren 135, 136 und 138 verlangen einen guten Witterungsschutz, sonst bläst Zugluft das Schutzgas weg und es entstehen Poren. Der Leitfaden empfiehlt außerdem, die Fuge vor dem Schweißen anzuwärmen, um Feuchtigkeit aus nassem Wetter oder morgendlichem Kondensat auszutreiben.

Zum Vorwärmen verweist EN 1090-2 Abschnitt 7.5.5 auf EN ISO 13916, EN 1011-2 und EN 1011-3: Ist Vorwärmen erforderlich, richtet es sich nach der zutreffenden WPS und gilt während des Schweißens, auch beim Heften und beim Anschweißen von Hilfsteilen. Die Temperatur hängt laut SCI P185 unter anderem von Blechdicke, Zusammensetzung, Streckenenergie und dem Wasserstoffgehalt des Verfahrens ab; sie wird mit Temperaturmessstiften oder Kontaktthermometern geprüft und muss regelmäßig kontrolliert werden, weil Kälte und große Wärmesenken die Stahltemperatur schnell absenken. Konkrete Vorwärmtemperaturen stehen deshalb in der WPS, nicht auf dieser Seite. Hinweise des Stahlherstellers zu Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturen für höherfeste Stähle nennt EN 1090-2 in einer Anmerkung (siehe Feinkornbaustahl).

Nähte im Gleitbereich und Hilfskonstruktionen

Was beim Taktschieben über die Lager gleitet, hat eigene Anforderungen:

• Schweißwulste: In Kontaktbereichen von Gleitlagern, etwa Verschublagern und Seitenführungen, sind überstehende Schweißwulste blecheben zu beschleifen (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Tab. 4.1.3 Nr. 3). Auch SCI P185 nennt das bündige Beschleifen der Untergurt-Unterseite als Grund für die Nahtnachbearbeitung, wenn die Brücke über Rollen eingeschoben wird.
• Bodenblechbreite: Bei Verschub mit Seitenführung gilt für die Gesamtbreite des Bodenblechs Δb < ±b/500 und Δb < ±1 cm (Tab. 4.1.3 Nr. 2).
• Angeschweißte Hilfsteile: Sie sind so anzuordnen, dass sie sich ohne Schaden am bleibenden Tragwerk entfernen lassen, und nach WPS zu schweißen; Einschränkungen für EXC3 und EXC4 legt die Ausführungsspezifikation fest. Nach dem Entfernen wird die Stelle sorgfältig glatt geschliffen und sichtgeprüft, ab S355 auch zerstörungsfrei; Abmeißeln und Fugenhobeln sind ab S460 und an ermüdungsbeanspruchten Bauteilen nicht zulässig, sofern nichts anderes festgelegt ist (EN 1090-2, 7.5.6). ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 4 (7) verlangt nach dem Entfernen angeschweißter Montagehilfen eine Oberflächenrissprüfung mit MT oder PT an 100 % der Stellen.
• Verbindungen für Montagehilfen: Sie dürfen das bleibende Tragwerk nicht schwächen; Badsicherungen und Ziehlaschen, die das Tragwerk beim Schweißen halten, müssen für die Montagelasten geeignet sein (EN 1090-2, 9.6.5.2).
• Vorbauschnabel: Das Ausführungsprotokoll nach Formblatt A 5.1.1 der ZTV-ING Teil 5 Abschnitt 1 führt neben dem Traggerüst ausdrücklich den Vorbauschnabel. Bestätigt wird dort unter anderem, dass alle Schweißarbeiten von Betrieben mit EG- und Schweißzertifikat nach DIN EN 1090 für mindestens EXC 2 ausgeführt wurden; für Traggerüste verweist ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 7 (1) auf diesen Abschnitt.

Was bei jedem Takt geprüft und protokolliert wird

Der verantwortliche Bauleiter muss jeden Verschiebevorgang persönlich überwachen und das Taktschiebepersonal nachweislich einweisen (ZTV-ING Teil 5 Abschnitt 2 Nr. 12). Für die Schweißnähte am Stoß zählt vor allem der Prüfumfang:

• ZfP-Umfang: Für Straßenbrücken in EXC 3 gilt Tabelle 4.1.2 der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 (nicht für orthotrope Platten). Querverlaufende, auf der Baustelle durchgeschweißte Nähte in zugbeanspruchten Stumpfstößen werden zu 100 % geprüft, im Werk geschweißte zu 50 %. Werden unzulässige Abweichungen gefunden, ist der Prüfumfang in Abstimmung mit dem Auftraggeber zu erhöhen (Nr. 4 (1)).
• Schweißnahtprüfplan: Der Umfang der ZfP wird in einem Schweißnahtprüfplan dargestellt; geprüft wird unter Berücksichtigung der DIN EN ISO 17635 (Nr. 4 (6)).
• Fertige Baustellenverbindungen sind nach Abschnitt 12.5 der EN 1090-2 zu prüfen (9.6.5.3).
• Kontrollmessungen: Die im Messplan vorgegebenen Messungen sind in allen wesentlichen Bauphasen, auch bei der Baustellenmontage, laufend zu protokollieren (Tab. 4.1.3 Nr. 5); beim Taktschieben sind alle Kontrollmessungen und besonderen Vorkommnisse zu protokollieren (Teil 5 Abschnitt 2 Nr. 11 (3)). Die SCI-Mustervorschrift P382 nennt als Beispiel, die Durchbiegungen während des Einschiebens zu kontrollieren.

Neben der Eigenüberwachung des Auftragnehmers überwacht der Auftraggeber die Herstellung der Stahlkonstruktion zusätzlich im Werk und auf der Baustelle; diese Fertigungsüberwachung ersetzt die Eigenüberwachung nicht (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 5 (1)).

Nachweisführung auf der Baustelle

Zwei Anweisungen gehen an den Auftraggeber: die Montageanweisung mit der Folge der Arbeitsgänge und den Kontrollen während des Baufortschritts, nach der nur montiert werden darf, wenn der Auftraggeber sie freigegeben hat (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 6 (1)), und die Arbeitsanweisung für das Taktschieben mit allen Kontroll- und Korrekturmaßnahmen (Teil 5 Abschnitt 2 Nr. 11). Die Ergebnisse aller Kontrollen werden zusammengestellt, mit Ist- und Sollwert sowie Toleranz ausgewertet und dem Auftraggeber vorgelegt (Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 6 (3)).

In die Dokumentation über die Stahlbaufertigung nach ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 1 Nr. 8 gehören für die Baustellenstöße unter anderem:

• die Liste des Schweißpersonals nach DIN EN ISO 9606-1 und DIN EN ISO 14732,
• die WPS nach DIN EN ISO 15609 und die WPQR-Schweißverfahrensliste,
• der Zusammenbau- und Schweißfolgeplan und der Schweißnahtprüfplan,
• die Arbeits- und Montageanweisungen des Bauablaufs,
• die Schweißereinsatzlisten und die Prüfprotokolle der ZfP an Schweißverbindungen,
• die Messprotokolle zur Überwachung der Geometrien und Toleranzen,
• die Prüfbescheinigungen nach DIN EN 10204 mit Chargenzuordnung zum Bauteil.

In BrückenNorm lassen sich der Deckungscheck WPS↔WPQR↔Schweißer und die Fristen der Schweißerprüfung nach ISO 9606-1 führen. Die Kette der Nachweise bis zur Übergabe behandelt die Seite Stahlbrücke.

Was im Einzelfall gilt, steht in den Vertragsunterlagen des Bauvorhabens. Über Prüfumfang und Abnahme entscheidet die zuständige Stelle.

BrückenNorm läuft auf StahlNorm.