Fachbeiträge & Interviews
Sonntag, 16. Mai 2021
Ausgabe 7209 | Nr. 136 | 20. Jahrgang
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Autor: Dipl. Ing. Architekt Arnim Seidel, Dipl. Ing. Tobias Wiegand
Herausgeber: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. email-weiterempfehlendruckansicht

Achterbahn "Colossos" in Soltau - Teil 1/2

# 10.12.2001

Teil 1 - Geschichtliches zur Entwicklung von Achterbahnen und deren Konstruktion am Beispiel der Achterbahn "Colossos" im Heide-Park-Soltau / Teil 2 erscheint am 14.01.2002

1. Zur Geschichte

Abb. 1 - Primärtragwerk der Achterbahn mit Abstrebungen und Aussteifungen Abb. 1 - Primärtragwerk der Achterbahn mit Abstrebungen und Aussteifungen

Die Ursprünge der modernen Achterbahn sind zurückzuführen auf das Russland des 15. und 16. Jh. Vor allem um die Städte St. Petersburg und Moskau wurden in der zumeist flachen Landschaft künstliche, über 21 m hohe Berge aus Holzgebälk errichtet, von denen man im Winter auf vereisten Bahnen herunter rutschen konnte. Um auch einen sommerlichen Betrieb zu ermöglichen, wurden im Jahre 1784 an mittlerweile gebräuchlichen Schlitten Steinräder angebracht, die in einer Rille zu Tal liefen. Die Beliebtheit dieser Rutschbahnen führte zu einer Verbreitung in ganz Europa. 1884 entstand am Strand von Coney Island in Brooklyn, New York, die erste hölzerne Rutschbahn Amerikas, bei der schon zehnsitzige Wagen auf einen 183 m langen Weg geschickt wurden.

Ebenfalls in Amerika wurden Ende des 19. Jh. erste Anlagen entwickelt ("Roller Toboggans"), die aufgrund ihrer achtförmigen Streckenführung den Namen Achterbahn verdient hatten und für Schausteller in Serie produziert wurden. In dieser Zeit vollzog sich eine rasante Entwicklung der beliebten Bahnen. Rechenprogramme oder mathematische Herangehensweisen zur Ermittlung von dynamischen Kräften steckten allerdings in den Kinderschuhen, so dass immer noch viel Gefühl und große Erfahrung dazu gehörten, den optimalen Schienenverlauf festzulegen. Seit den 50er Jahren des 20. Jh. ist allerdings ein technischer Entwicklungsschub weltweit zu beobachten, dem nur noch die zumutbare Belastung des menschlichen Körpers Grenzen setzt.

Abb.  2 - Darstellung der Auflagerung der Schienen auf den "Ledgern" Abb. 2 - Darstellung der Auflagerung der Schienen auf den "Ledgern"

1953 entstand in dem unter Holzarmut leidenden Italien die erste Achterbahn in vollständiger Stahlbauweise. Eine transportierbare Bahn dieser Art ("Wild Cat") konstruierte 1964 bereits der junge Werner Stengel - der Planer von Colossos im Heide-Park ist seitdem ein weltweit gefragter Star der Branche. Leider verschwanden sehr schnell sämtliche Holzachterbahnen von den europäischen Festplätzen, da sich die Auf- und Abbauzeiten sowie die Transportkosten durch die Stahl-Varianten extrem verkürzten. Bei stationären Anlagen erwachte allerdings ausgehend von Amerika in den 70er Jahren des 20. Jh. eine Renaissance moderner hölzerner Achterbahnen, die trotz spektakulärer Stahl-Loopingbauten bis heute anhält.

Die Popularität dieser Holzgiganten ist nicht zuletzt begründet in der Schönheit der Konstruktionen. Als grafisch prägnante Kulisse wird die opulente Menge der Streben und Abstützungen gerne in Werbespots und Spielfilmen eingesetzt. Seit Anfang des 20. Jh. wurden weltweit bislang etwa 4.000 Holzachterbahnen gebaut; derzeit entstehen etwa 20 neue Bahnen im Jahr. Colossos im Heidepark Soltau ist jetzt die größte Achterbahn der Welt. An ihrer steilsten Stelle hat sie eine Neigung von 61°; wenn man aus 60 m Höhe hier herunterfährt, fühlt sich der Fahrgast fast schwerelos und empfindet die Abfahrt als freien Fall. In den engen Passagen andererseits wirken Kräfte bis zum Vierfachen des eigenen Körpergewichts auf die Passagiere.

2. Beschreibung der Konstruktion

Abb. 3 - Anordnung der Ledger im Kurvenbereich Abb. 3 - Anordnung der Ledger im Kurvenbereich

Das Primärtragwerk der Achterbahn besteht aus Fachwerkträgern mit zug- und drucksteif angeschlossenen Vollholzdiagonalen. Die Fachwerkträger stehen in Bahnrichtung in Abständen zwischen 1,60 und 3,20 m. In Bereichen größerer Fliehkraft- oder Windbeanspruchungen werden in Abständen von etwa 7,50 m Fachwerkträger auf unterschiedlicher Höhe ein- oder beidseitig abgestrebt (Abb.1). Die Vertikalen der Fachwerkträger sind aus bis zu 11,60 m langen Einzelstäben zusammengesetzt, die über Laschenverbindungen stumpf gestoßen werden. Im Stoß werden Druckkräfte über Kontakt, Zugkräfte über die Bolzen und Laschen übertragen.

Die Schienenschwellen, auch "ledger" genannt, (Abb 2,3) sind im Primärtragwerk integriert. Daraus resultierte die Notwendigkeit sehr strenger Toleranzvorgaben bezüglich der Höhe und der Lage des Primärtragwerkes, die durchweg eingehalten werden konnten. So wurde eine maximale Höhenabweichung von nur 5 mm bei annähernd 60 m Gesamthöhe der Bahn gemessen. Fachwerkträger und Abstrebungen werden über geschweißte, feuerverzinkte Stahlschuhe auf Einzelfundamenten aufgelagert.

Abb. 4 - Abstrebungen der Primärträger zur Knicklängenreduzierung  über horizontale Tragglieder gegenüber den Primärträgern abgestützt Abb. 4 - Abstrebungen der Primärträger zur Knicklängenreduzierung über horizontale Tragglieder gegenüber den Primärträgern abgestützt

Das Sekundärtragwerk wird wie folgt ausgebildet: In Bahnrichtung verbinden horizontale verlegte Hölzer die einzelnen Fachwerkträger. Ein rautenförmiges Netz aus quer über die Fachwerkträger verlaufenden Hölzern vervollständigt die Aussteifung in Bahnrichtung. Die Abstrebungen der Primärträger werden zur Knicklängenreduzierung über horizontale Tragglieder gegenüber den Primärträgern abgestützt (Abb.4). Die schräg verlaufenden Abstützungen der Primärträger werden zudem in ihrer Ebene durch horizontal und diagonal verlegte Kanthölzer zu einem Fachwerk ergänzt. Für alle hölzernen Bauteile wurden kleine Querschnitte gewählt, um Zwängungen oder Verformungen infolge Quellen und Schwinden zu minimieren.

Die Schienen bestehen aus räumlich gekrümmten und tordierten Furnierschichtholzträgern (Abb. 5-6) mit Querschnittsmaßen von 200 x 400 mm. Die Schienenabschnitte sind durchimprägniert und mittels CNC-Fräsen aus größeren Rohlingen herausgefräst. Die einzelnen Abschnitte werden durch scharnierartig ausgebildete Anschlüsse verbunden. Der Furnierschichtholzquerschnitt ist oberseitig mit einer etwa 10mm dicken Stahlblechabdeckung versehen. Die Verbindung mit den "ledgern" erfolgt über geschweißte, feuerverzinkte Stahlteile.

Abb. 5 - Räumlich gekrümmte Schienenelemente und  Schienenauflagerung auf den "Ledgern" Abb. 5 - Räumlich gekrümmte Schienenelemente und Schienenauflagerung auf den "Ledgern"

Alle Schienenabschnitte wurden mit hoher Präzision und auf Basis geometrischer Daten des Konstruktionsprogrammes gefertigt. Wurden bei anderen Bahnen bislang erst nach Fertigstellung des Traggerüstes Schienenträger aus Vollholzbohlen und vor Ort erstellt und danach eine Stahlschiene montiert, konnten beim Bau von "Colossos" aufgrund der hohen Passgenauigkeit Gerüst und hölzerne Schiene zugleich montiert werden. Dadurch reduzierte sich die Bauzeit deutlich. Die sehr genaue Anpassung an die sogenannte Herzlinie führt zu einer wesentlich ruhigeren Fahrt als bei anderen Holzachterbahnen. Von Vorteil erweist sich auch die Formstabilität und Lebenserwartung der Furnierschichtholzträger, die deutlich höher als bei bislang ausgeführten Vollholzkonstruktionen liegen.

Mit nur 43 Detailpunkten (allerdings mit zahlreichen Variationen der Winkel und Stababmessungen) konnte eine sehr weit reichende Standardisierung der Konstruktion erreicht werden. Für die Konstruktion der Achterbahn kamen etwa 120.000 Hölzer beziehungsweise 3.000 m3 imprägnierte Niedersächsische Kiefer zum Einsatz. Die große anteilige Menge an Vollholz der Sortierklasse S 13 wurde aus bis zu 140 Jahre alten Stämmen eingeschnitten. Für alle Verbindungen und Anschlüsse verarbeitete man etwa 125 Tonnen Stahlteile, 80 Tonnen Bolzen und Muttern sowie 6 Tonnen Nägel.

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