5 Jahre nach Start der Bauarbeiten für den Tiefbahnhof: Komplexe geometrische Formen und kein detaillierter Zeitplan

Vor fünf Jahren, am 5.August 2014, starteten mit Verspätung die eigentlichen Bauarbeiten für den „Tiefbahnhof“. Wir möchten den Jahrestag zum Anlass nehmen, wieder über den Bau der neuen S21-Bahnsteighalle zu schreiben. In diesem Beitrag geht es darum, wie komplex die Bauarbeiten für die Kelchstützen sind und dass die DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH (PSU) daher wahrscheinlich keinen detaillierten Zeitplan für den Bau der restlichen dreiundzwanzig Kelchstützen veröffentlicht hat. (Die Fotos wurden Mitte Juli vom Bahnhofsturm aufgenommen, um einen Eindruck von der Baustelle zu geben.)

  1. Zeitplan

Fangen wir mit dem Zeitplan an. Es gibt zwar einen offiziellen Termin, wann der Rohbau des „Tiefbahnhofs“ fertiggestellt sein soll. Nach dem offiziellen Zeitplan, der im Mai 2019 auf dem letzten Lenkungskreis den Projektpartnern präsentiert wurde, ist dies Ende 2022. Gegenüber der Unterlage vom November 2018 war der Termin bereits wegen des „erhärteten Risikos im Bereich der Bodenplatte des S-Bahn Bestandtunnels“ um ein halbes Jahr verschoben worden. In der Präsentation vom Mai wird daher eingeräumt, dass der kritische Pfad für den Terminplan für das Großprojekt Stuttgart 21 mittlerweile nicht mehr durch den Feuerbacher Tunnel, sondern vom Bau des „Tiefbahnhofs“ bestimmt wird.

In der Unterlage vom November 2018 hieß es noch, dass ab dem 1.Quartal 2019 „ein Konkretisierung der Termine zum Kelchbau möglich ist“. Der Dezember 2022 als Zeitpunkt der Fertigstellung des Rohbaus ist jedoch der einzige Termin, den die PSU bekannt geben hat. Aktuell sind drei der achtundzwanzig Kelchstützen fertiggestellt. Wie die restlichen fünfundzwanzig in den dreieinhalb Jahren realisiert werden sollen, dazu finden sich weder in der Lenkungskreisunterlage noch auf der Webseite der PSU Informationen. Auch auf den „Tagen der offenen Baustelle“ im Januar gab es -wie in den Vorjahren- keinen Zeitplan. Das ist nicht verwunderlich, da alle bisher in der Öffentlichkeit angekündigten Zeitpläne beim Bau des „Tiefbahnhofs“ nach kurzer Zeit Makulatur waren.

Zum Baustart im August 2014 präsentierte die Baufirma Züblin auf der Pressekonferenz einen Zeitplan mit der Fertigstellung von drei Kelchstützen im Startbaufeld 16 bis Ende 2016. Im April 2015 kündigt S21-Projektchef Manfred Leger im StZ-Interview an, dass im Frühjahr 2016 die erste kelchförmige Stütze des Bahnhofsdachs entstehen solle und es dann „ratzfatz“ ginge, weil mehrere parallel errichtet werden würden. Im Mai 2017 war laut den StN noch davon die Rede, dass die erste Kelchstütze Ende 2017 betoniert wird und dann ab 2018 „alle fünf Monate bis zu drei Stützen entstehen sollten, so Pradel am Freitag bei einer Pressekonferenz im Bahnhofsturm.“

Fertiggestellt wurde die erste Kelchstütze im Baufeld 16 Ende Oktober 2018, die Zweite im März 2019 und die Dritte Mitte April 2019. Über die davor liegenden Bauverzögerungen und dass die 2014  präsentierten Zeitpläne nicht realistisch waren, weil zentrale Fragen für den Bau der Kelchstützen erst noch geklärt werden mussten, haben wir bereits berichtet.

Dennoch kann es nicht sein, dass gerade bei der neuen Bahnhofshalle als dem Herzstück des Projekts Stuttgart 21, kein Zeitplan für die kommenden Jahre bekannt ist. Schließlich mutet die Bahn den Stuttgartern und insbesondere den Anwohnern des Kernerviertels seit mehr als fünf Jahren ein Megabaustelle zu. Ein Ende scheint beim schleppenden Baufortschritt nicht absehbar. Daher hatten wir Ende Juli bei der Bauinfo mit folgender Frage nachgehakt: „Gibt es inzwischen einen Zeitplan jeweils für die Jahr 2019 bis 2022? Wenn nicht, können Sie mir eine geplante Anzahl der Kelchstützen nennen, die voraussichtlich bis Ende dieses Jahr fertig gestellt sein sollen?“. Darauf erhielten wir von dort die ausweichende Antwort: „Was den Bauablauf für die Kelchstützen betrifft, sind wir kontinuierlich in enger Abstimmung mit unseren Auftragnehmern, um den Prozess weiter zu optimieren.“

Auch der verantwortliche Abschnittsleiter Michael Pradel agiert, was den Zeitplan angeht,  vorsichtig. Bei einem Rundgang der Ingenieure22 auf der Baustelle Ende Juli 2019, an dem netzwerke-21 teilnehmen konnte, antwortete er auf Nachfrage, dass sie dieses Jahr voraussichtlich noch zwei Kelchstützen bauen wollen. Und auf weiteres Nachhaken, dass die restlichen dreiundzwanzig Exemplare bis Ende 2022 eben verteilt auf die drei Jahre dran wären, d.h. durchschnittlich pro Jahr etwas mehr als sieben Stück. Die Tests mit dem 2-Schichtbetrieb (Tag- und Nachtschicht) für die schwierigen Bewehrungsarbeiten seien auch positiv verlaufen. Drei der Kelchstützen am Nordkopf seien etwas einfacher, weil sie am Bahnhofshallendach flach, d.h. ohne Hutze, sind. Allerdings steht noch der Bau der komplexesten Kelchstütze an, die nicht im Boden, sondern auf einer Brücke über der S-Bahn gegründet ist.

2. Komplexe geometrische Formen 

Die Kelchstützen bilden laut Webseite der PSU „das architektonische Highlight des neuen Durchgangsbahnhofs und setzen neue Maßstäbe in der Kombination von Statik und Design.“ Doch weder beim Baustart Anfang 2010, noch in der Schlichtung 2010 oder in der Pressekonferenz zu Beginn der Tiefbauarbeiten im August 2014 war von den damit verbundenen baulichen Herausforderungen bzw. Schwierigkeiten die Rede.

Der Öffentlichkeit bewusst gemacht wurde dies erst als die Bauarbeiten anstanden und sich die ersten Verzögerungen ergaben. Dann ging es um die Schwierigkeiten bei der Gründung im heterogenen Boden und den fehlenden statischen Nachweisen, den für die Anforderungen des Brandschutzes und der architektonischen Ästhetik zu entwickelnden Spezialbeton, Musterkelche, der aufwendigen, maßgefertigten Verschalung und Spezialbewehrung sowie der komplexen Geometrie der Kelchstützen mit dem Einsatz von 3D-Spezialtechnik.

Nachdem die ersten Kelchstützen stehen, findet man in den Veröffentlichungen der beteiligten Planer, Baufirmen und den Fachforen durchweg Superlative. Wir möchten ein paar Beispiele zitieren:

  • Laut einer Pressemitteilung der ausführenden Baufirma Züblin vom Januar 2019 waren die Stuttgart 21-Kelchstützen für bauma Innovationspreis 2019 nominiert.  In der Mitteilung heißt es: „Im Projekt Stuttgart 21 realisiert ZÜBLIN für die Deutsche Bahn AG den preisgekrönten Entwurf des Architekten Christoph Ingenhoven – ein Auftrag, für den das Projekt-Team um die ZÜBLIN-Direktion Stuttgart als Generalunternehmen mit innovativen Verfahren und digitaler Technik die bisher gültigen Grenzen der Baubarkeit erweitert. Das imposante Schalendach mit seinen gigantischen Freiformen, angelehnt an die Ästhetik gotischer Kathedralen, stellt in Form und Funktion höchste Anforderungen an den Stahlbetonbau. „So etwas“, sagt ZÜBLIN-Projektleiter Ottmar Bögel, „wurde noch nie gebaut.“
  • Im März 2019 schrieb structure – die Zeitschrift für Tragwerksplanung und Ingenieurbau in Die Kelchstützen von Stuttgart21: „Eine bautechnische Herausforderung sind die 28 Kelchstützen nicht allein wegen ihrer grundsätzlich komplexen Geometrie. Erschwerend kommt hinzu, dass jeder Dachkelch für sich ein Unikat ist, der sich in Neigung, Form und Höhe (8,5 – 13 m) von den anderen unterscheidet. Die notwendigen Produktionsprozesse zur ihrer Herstellung wurden größtenteils komplett neu entwickelt.“
  • Das Baugewerbemagazin schrieb im April 2019 in Sonderschalungen. Markante Kelchstützen für Stuttgart 21:„Die extrem komplexe Form der Kelchstützen, wie sie bisher nie zuvor in Beton realisiert wurde, verlangte eine außergewöhnliche 3D-Finite-Elemente-Berechnung,“ erklärt Johannes Lissner, Leiter Technik bei Robusta-Gaukel. Er erläutert weiter: „Die auftretenden hydrostatischen Betonlasten auf die Freiformflächen mussten durch sehr aufwändige und anspruchsvolle Berechnungen ermittelt werden.“
  • Das High-Performance Computing Center Stuttgart (HLRS) of the University of Stuttgart unterstützte mit einer 3D-Visualisierung und virtuelle Realität zur Kontrolle beim Bau der ersten Kelchstütze: „Für die Bauingenieure des Projekts Stuttgart 21 stellte die komplexe Geometrie der Kelchstützen eine einzigartige Herausforderung dar. Obwohl CAD-Zeichnungen von den Baukörpern existierten, war es eine immense Herausforderung, die kurvigen Bauteile dreidimensional mit einer Vielzahl von stützenden Stahlstangen präzise vorzuformen, um später den Beton einzugießen. Die hohen Ansprüche der schwebenden Kelche erforderten neues Denken.“
  • Bei der Bewehrung der Kelchstützen kommen laut Pressebox BIM-Software-Lösungen zum Einsatz: „Über die offene BIM-Plattform Allplan Bimplus kann der Einbau der Bewehrung und Schalung im Bewehrungsmodell effektiv koordiniert werden. Für jeden Kelch sind ca. 450 Pläne nötig, um die anspruchsvolle Bewehrungsführung abzubilden“, sagt Bögel. Mit Allplan Bimplus arbeiten die verschiedenen Planungsteams an einem BIM-Modell und können so Informationen, Dokumente und Aufgaben effizient managen. Im Falle der Kelchstützen kommt das 3D-Modell über einen Großbildschirm im Container und als mobile Tablet-Lösung direkt auf der Baustelle zum Einsatz, um den Einbau zu unterstützen.
  • Und im sehr informativen Aufsatz „Neuland in Planung und Realisierung: Die Kelchstützen des neuen Stuttgarter Hauptbahnhofs“ der an der statischen Planung beteiligten Ingenieure der Werner Sobek AG, Roland Bechmann, Angela Schmid, Torsten Noak und Werner Sobek, heißt im Fazit: „Mit der neuen Bahnsteighalle wird in Stuttgart derzeit eine der bis dato weltweit anspruchvollsten Massivbaukonstruktionen realisiert. Die hohe statische Belastung infolge der Auflasten, die schwierige Gründungssituation und vor allem die komplexe doppelt gekrümmte Geometrie erfordert einen neuen digitalen Planungsansatz. Mit dem Projekt Stuttgart 21 werden die vorab beschriebenen Planungsmethoden aus dem Nischenbereich von Sonderprojekten herausgehoben und bei einem der größten europäischen Infrastrukturprojekte erfolgreich angewandt. Während insbesondere zu Planungsbeginn viele der Ansätze erst entwickelt werden mussten, haben mittlerweile viele Softwarehersteller nachgezogen und implementieren diese Herangehensweise und den digitalen Workflow schrittweise in ihre Programme. Gleichzeitig wächst nicht nur bei den Planern, sondern auch bei den ausführenden Firmen, wie komplexe Geometrien realisiert werden können.“

Kein Wunder, dass die FAZ+ in ihrem ausführlichen Artikel „So steht es um das Megaprojekt Stuttgart 21″ (hier) schreibt: „Eigentlich nicht baubar, sagen Ingenieure. Eigentlich nicht finanzierbar, die Finanzer. […] Für die Bauleute ist das ein kleines Wunder, denn die Herausforderungen sind enorm. Unter den 32 Juroren des Architektenwettbewerbs, die 1997 für den Ingenhoven-Entwurf stimmten, seien nur wenige Eisenbahner und gar keine Ingenieure gewesen, seufzen sie. Schönheit geht vor Praktikablität, selbst nach zähneknirschenden Zugeständnissen des Architekten. Irgendwie kriegen sie es offenbar doch hin.“

Man fragt sich jedoch, wie die komplexen Arbeiten für den „Tiefbahnhof“ 2010 beim offiziellen Baustart von Stuttgart 21 ohne die jetzt mögliche digitale Unterstützung hätten realisiert werden können.

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