• Einhaltung der vorgegebenen Trassierung

• Bereitstellung der erforderlichen Querschnittsbreite: Die Querschnittsbreite ist von der Nutzung abhängig, bei Straßenbrücken von der Anzahl der Fahrspuren, bei Eisenbahnbrücken von der Anzahl der überführten Gleise und bei Fußgänger- und Radwegbrücken von der Nut zung.

• Gewährleistung der Robustheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit

• Herstellbarkeit

• wirtschaftlicher Abtrag der Verkehrslasten

Balkenbrücke

• einfeldrig:

  • in massiver Bauweise: ab ca. L = 12 (15) m häufig vorgespannt

• mehrfeldrig:

  • (Stützweite kann durch ausgeprägte Vouten vergrößert werden)

  • in massiver Bauweise:

    • ab ca. L = 15 m vorgespannt, offene Querschnitte bis ca. L = 50 m, darüber Hohlästen

• Überbau frei drehbar auf Unterbau gelagert

• Verhältnis der Stützweiten vom Mittelfeld zu den Endfeldern beachten (siehe andere Karteikarte)

• Vorteile:

  • Längenänderungen des Überbaus aus Vorspannung und Temperatur sowie Durchbiegungen infolge Belastung sind zwängungsfrei möglich. (Unterschied Einfeldträger (stat. best.) und Mehrfeldträger (stat. unbest.) beachten)

  • Balkenbrücken mit konstanter Konstruktionshöhe werden als parallelgurtig bezeich net und stellen im Hinblick auf die Herstellung die wirtschaftlichste Bauart dar.

• Nachteile:

  • geringe Stützweiten verglichen mit anderen Haupttragsystemen

Rahmenbrücke

• für kleine Stützweiten auch als geschlossene Rahmen, für größere Brückenlänge auch als Schrägstielbauwerke

• biegesteife Verbindung zwischen Riegel und Stiel

• Rahmenbrücken sind eine Sonderform der integralen Bauwerke (Integrale Bauwerke: Überbau u. Widerlager/Stützen direkt verbunden, keine Lager. Semi-integrale Bauwerke: mehrfeldriger Überbau, der mit den Innenstützen biegesteif verbunden und auf den Widerlagern gelenkig gelagert ist.)

• Vorteile:

  • Durch Einspannung geringere Biegmomente im Feld => geringere Bauhöhe

  • keine Lager => verringerte Wartungskosten während der Nutzungsphase

  • Schrägstielbrücken: Stiele werden geneigt ausgeführt => Sprengwerkswirkung verstärkt sich => höhere Drucknormalkräfte, die im Riegel und in den Stielen günstig zum Überdrücken der Biegeanteile wirken

  • Analogie Sprengwerk:

    
    

• Nachteile:

  • Zwar geringere Biegemomente im Feld, dafür aber hohe Horizontalkräfte an den Stützenfußpunkten => Gründung muss das auch können

  • hohe Zwangsbeanspruchungen infolge Temperatur, weil sich Bauwerk nicht frei in Längsrichtung verformen kann

    • => hoher Aufwand für die Gründung, welche die Unverschieblichkeit der Auflagerpunkte garantieren muss

    • => ungeeignet bei schlechtem Baugrund

    • => Begrenzung der Riegellänge, weil Zwangskräfte mit zumehmender Stützweite steigen

Fachwerkbrücke

• in Massivbauweise nicht sinnvoll

• Vorteile:

  • eigenen sich besonders für Stahlbrücken

  • System mit untenliegender Fahrbahn besonders geeignet bei geringer Bauhöhe

• Nachteile:

  • aufwändige Herstellung und Unterhaltung durch aufwändigen Korrosionsschutz

  • nicht geeignet bei kleinen Radien

(echte) Bogenbrücke

• üblicherweise aus Stahlbeton

• Variante: Gewölbereihe

• Vorteile:

  • zur Überbrückung einer einzigen Spannweite (z. B. Tal mit tiefem Einschnitt)

  • aus der Haupttragwirkung (Sprengwerkswirkung?) resultieren im Bogen hauptsächlich Druckkräfte, Biegemomente im Bogen haben untergeordnete Bedeutung

• Nachteile

  • nicht geeignet bei kleinen Radien

  • man braucht guten Baugrund, da viel Druck aus dem Bogen in den Baugrund kommt

    • und laut Skript: Der Bogen erzeugt einen großen Bogenschub an den Lagerpunkten (Lagerungspunkte Bogen = “Kämpferpunkt”). Guter Baugrund zur Aufnahme des Bogenschubs erforderlich.

      
      

Stabbogenbrücke

• Im Unterschied zur Bogenbrücke wirkt die Fahrbahnplatte bei der Stabbogenbrücke nicht nur als Gewicht, sondern als Zugband zwischen den beiden Kämpfern.

• üblicherweise in Stahlbauweise

• in Massivbauweise nicht sinnvoll

• Vorteile:

  • gut geeignet bei geringer Bauhöhe

  • Variante Netwerkbogenbrücke:

    • (Stützweite kann vergrößert werden)

    • Die Hänger bilden ein Hängernetz, das wie die Diagonalen eines Fachwerks eine schubsteife Verbindung von Bogen und Ver steifungsträger erzeugt. Dadurch werden die Biegemomente und damit die Kon struktionshöhe sowohl des Bogens als auch des Versteifungsträgers deutlich redu ziert.

• Nachteile:

  • nicht geeignet bei kleinen Radien

Schrägseilbrücke

• Vorteile:

  • große Spannweiten realisierbar / Einsatz für größere Stützweiten, für die andere Systeme technisch begrenzt sind

  • Bauwerk im Freivorbau (d. h. ohne Hilfsstützen) herstellbar. Die einzelnen Abschnitte werden mit dem gleichzeitigen Einbau weiterer Schrägseile vorgebaut.

  • Bei Schrägseilbrücken wird die Fahrbahn mit schrägen, geneigten Seilen an einem Pylon aufgehängt. Die in den Pylon eingeleiteten Zugkräfte werden rückwärtig durch Schrägseile zum Randfeld aufgenommen. Die Verankerung der Zugkräfte erfolgt so, dass die Horizontalkräfte aus den Seilen als Druckkräfte vom Versteifungsträger aufgenommen und ausgeglichen werden. Damit entsteht ein für Horizontalkräfte innerlich geschlossenes, d.h. selbst verankertes System.

• Nachteile:

  • kaum als Eisenbahnbrücke wegen des verformungsweichen Tragsystems

  • nicht geeignet bei kleinen Radien

Hängebrücke

• in Massivbauweise nicht sinnvoll

• üblicherweise im Stahlbau

• Vorteile

  • Einsatz für größere Stützweiten, für die andere Systeme technisch begrenzt sind

  • Man unterscheidet nach der Art der Tragseilverankerung an den Brückenenden zwischen selbstverankerten und erdverankerten „echten“ Hängebrücken. Bei erdverankerten Hängebrücken wird die Zugkraft aus dem Tragseil in Ankerblöcken, die aus Schwergewichtswiderlagern oder Zugpfählen bestehen, verankert. Sie hat den Vorteil, dass zunächst die Tragseile und Pylone aufgebaut werden können und dann der Versteifungsträger abschnittsweise ohne Gerüst eingehängt werden kann.

• Nachteile:

  • kaum als Eisenbahnbrücke wegen des verformungsweichen Tragsystems

  • nicht geeignet bei kleinen Radien

  • Tragseile (also nicht die vertikalen Seile (nicht sicher)) können praktisch nicht ausgetauscht werden => hohe Anforderungen an Korrosionsschutz und Dauerhaftigkeit der Verankerung der Tragseile am Ende der Brücke

  • Versteifungsträger (horizontale Platte / Fahrbahnträger, der an den Seilen hängt?) sehr schlank => dynamische Probleme (Flatterschwingungen)

• Erläuterungsbericht

• Übersichtskarte zur Baumaßnahme

• Kostenberechnung

• Baugrundgutachten mit geotechnischen Untersuchungen

• Entwurfszeichnungen

• Entwurfsstatik

• Massivbrücken (Stahlbeton oder Spannbetonbrücken)

• Stahlbrücken

• Verbundbrücken

• Holzbrücken

• Die Stützenstellung beeinflusst den Momentenverlauf und damit die Beanspru chungsgrößen.

• Randfelder sollten aus statischen sowie aus gestalterischen Grün den eine etwas kleinere Stützweite als die Innenfelder aufweisen.

• Bei einem Stützweitenverhältnis von 1 : 1,35 : 1 sind die Feld- und Stützmomente bei Gleichlast nahezu gleich groß.

• Wird das Verhältnis von Rand- zu Innenfeld kleiner als 1 : 2, können aus Gleichlast abhebende Kräfte am Endauflager entstehen. Das ist möglichst zu vermeiden.

• Einwirkungen für Straßenbrücken nach EC für Brücken mit Einzelstützweiten bis 200 m und Fahrbahnbreiten bis 42 m. Für größere Stützweiten liegen die Werte auf der sicheren Seite, werden aber unwirtschaftlich.

• Unterteilung der Fahrbahn (Breite zwischen den Schrammborden (Brückenbreite abzüglich der Kappenbreiten)) in rechnerische Fahrstreifen mit w = 3 m und Restfläche - unabhängig von dem wirklichen Fahrstreifen:

  • Es gilt: Fahrstreifen 1 isst am höchsten belastet, Fahrstreifen 2 am zweithöchsten, Fahrstreifen 3 am dritthöchsten. Die Lage der Streifen in nicht festgelegt (also es muss Streifen 1 nicht immer auf der rechten Seite liegen), sondern die Lage muss so gewählt werden, dass für den Einzelnachweis die ungünstigste Beanspruchung aus dem LM resultiert.

    

• LM 1:

  • UDL: gleichmäßig verteilte Flächenlasten - festeglegt je Fahrstreifen

    

  • Tandem-System (TS): Einzellasten

    

    • Fahrstreifen 1: 300 kN je Achse, d. h. 600 kN je Tandemachse, 150 kN je Rad

      Fahrstreifen 2: 200 kN je Achse, d. h. 400 kN je Tandemachse, 100 kN je Rad

      Fahrstreifen 3: 100 kN je Achse, d. h. 200 kN je Tandemachse, 50 kN je Rad

    • Abstand der Doppelachsen in Längsrichtgung: 1,2 m

    • Radaufstandsfläche: 40 x 40 cm²

    • Eine (vollstände) Tandenachse je Fahrstreifen

      • Aber: Für lokale Nachweise ist es zulässig, auch nur eine Achse oder Radlast an zusetzen, wenn dies zu ungünstigeren Ergebnisse führt.

    • Wie bei den UDL-Lasten sind die TS-Lasten zwar an den Fahrstreifen gekoppelt, aber die Tandemachse eines Fahrstreifens ist in Querrichtung nicht an die Tandemachse des benachbarten Fahrstreifens gekoppelt

      • Tandemachsen können innerhalb ihren Fahrstreifens in Querrichtung unabhängig voneinander verschoben werden, um ungünstigste Kombi zu erreichen (aber Radabstand >= 0,50 m (“Achsabstand” der Räder, also nicht Radaußenkante zu Radaußenkante))

      • Aber: Bei globalen Nachweisen sollte jede Doppelachse in der Mitte der rechnerischen Fahrstreifen angesetzt werden.

    • Verschiebung in Brückenlängsrichtung gekoppelt, um ungünstigste Kombi zu errechichen (nicht sicher)

    • Für ungünstigste Stellung von Einzellasten auf Plattenbrücken bspw. Homberg-Tafeln

• LM 4:

  • Menschenansammlungen: 5 kN/m², auch auf Geh- und Radweg

• Anprall an Unterbauten

  1500 kN in Fahrtrichtung an Pfeiler und andere stützende Bauteile

  750 kN quer

• Anprall am Überbau

• Fahrzeuge auf Geh- und Radwegen:

  • eine Doppelachse aus dem Fahrstreifen 2 (200 kN gesamt bzw. 100 kN je Rad)

  • längs oder quer

    • Bild für beides hinzu

  • Lage des Rades:

    • bei weichen Schutzeinrichtunge, die überwunden werden können: Rad bis an Außenkante Überbau (inkl. Kappengesims)

      

    • bei Betonschutzwänden: bis an Schutzeinrichtung heran

  • Verteilung der Einzellast auf dem Kragarm:

    

    Berechnung der mitwirkenden Plattenbreite bM bspw. über Formel nach Rombach

    • => Stützmoment = Einzellast * Hebel / bM

    Achtung: Überschneidung der Verteilungsfläche der Einzellasten im blau markierten Bereich

    • => Stützmoment = 2 * Einzellast * Hebel / bM

  • Maßgebende Stelle: Einzellasten am Überbauende, weil mitwirkende Breite geringer:

    

• Setzt sich zusammen aus Überbaulasten, Lasten aus dem Fahrbahnbelag und Brückenausstattung (Geländer, Kappe etc.)

• Wichte Fahrbahnbelag 25 kN/m³

• RE-ING (Entwurf):

  • Richtlinie für den Entwurf, die konstruktive Ausbildung und Ausstattung von Ingenieurbauten

• RAB-ING (Entwurf):

  • Richtlinie für das Aufstellen von Bauwerksentwürfen für Ingenieurbauten

  • Ziel: einheitliche Bauwerksentwürfe

• ZTV-ING (Baudurchführung):

  • Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten

  • Sind Vertragsgrundlage

• RiZ-ING:

  • Richtzeichnungen für Ingenieurbauten

  • Geländer, Kappen etc. nach standardisierten Zeichnungen

• Eisenbahnbrücken:

  • Richtlinie 804 für Neubau

Überlagerung der Temperaturanteile (gleichmäßige und ungleichmäßige Abkühlung/Erwärmung) nur dann, wenn beide Temperaturanteile Schnittgrößern verursachen. Z. B. bei einem Merhfeldträger mit Lagern verursacht nur die ungleichmäßige Abkühlung/Erwärmung Schnittgrößen, die konstante aber nicht

• wichtig für Lagerbemessung

• Bremsen und Anfahren:

  

  => gleichmäßig verteilte Streckennormalkraft

• Zentrifugalkräfte:

  

• Abhängig von der Windzone, der Bauwerkshöhe über dem Gelände und den Brückenabmessungen

• Tabelle für Windzone 1+2 und Tabelle für Windzone 3+4

  • Eingangswerte:

    • Höhe der resultierenden Winflast über dem Geländ

    • Verhältnis b/d

      b = Gesamtbreite Deckbrücke (?) (= Überbaubreite?)

      d = Höhe des Überbaus

      • d mit oder ohne Verkehr (Höhe Verkehrsband 2 m)

GZT (STR/GEO):

• Teilsicherheitsbeiwert Gamma für ständige Einwirkungen:

  • ungünstig: 1,35

  • günstig: 1,5

  • Bei Eisenbahnbrücken ist zu beachten, dass die ständigen Lasten wegen des Schotterbetts größeren Streuungen unterliegen:

    • ungünstig: 1,5

    • günstig: 0,9

• Teilsicherheitsbeiwert Gamma für Einwirkungen aus Straßenverkehr: 1,35 (im Unterschied zum Hochbau: 1,5)

• Teilsicherheitsbeiwert Gamma für vertikale Einwirkungen aus Fußgängerverkehr: 1,5

• Durch die Festlegung von Verkehrslastgruppen wird die gleichzeitig anzunehmende Einwirkung verschiedener Lastmodelle, sowohl der vertikalen als auch der horizontalen Einwirkungen, geregelt.

• Jede dieser sich gegenseitig ausschließenden Lastgruppen gr1 bis gr6 gilt als eine charakteristische Einwirkung bei Kombination mit den anderen Einwirkungen wie z.B. Wind, Temperatur.

• (Teilweise muss eine Verkehrslastgruppe aufgesplittet werden, weil es für bspw. für UDL und TS unterschiedliche Kombinationsbeiwerte gibt.)

• Eigentliche Verkehrsfläche

• Bestandteil der Haupttragkonstruktion

• technisch:

  • Gesamtlänge des Bauwerks, Stützweiten, Gradiente der Fahrbahn

  • Krümmungsverhältnisse im Grundriss

  • Tragwerksart (Balkenbrücke, Bogenbrücke, Rahmenbrücke)

  • statisches System (Einfeldträger, Durchlaufträger, Rahmen)

  • Bauweise (Stahlbeton, Spannbeton)

• betrieblich:

  • Größe der Nutzlast

  • Anforderungen aus der späteren Nutzung (Verformungen, Fahrdynamik)

• wirtschaftlich:

  • Anforderungen aus dem Bauverfahren (Zwischen und Bauzustände)

  • statisches System (Einfeldträger, Durchlaufträger, Rahmen)

• gestalterisch:

  • filigranes und schlankes Erscheinungsbild

  • Farbgebung der Oberfläche

  • Licht-Schatten-Effekte

Vorteile:

Nachteile:

• Linienlager (Betongelenk, Einspannung bei Rahmenbrücken)

• Einzellagerungen mit engem Abstand (ca. 3-5 fache der Plattendicke)

Angaben von Scheel:

• max. ca. 20 m, auch mit Vorspannung

• ab ca. 15 m vorspannen

RE-ING:

• ohne Vorspannung, einfeldrig: bis 15 m

• ohne Vorspannen, mehrfeldrig: bis 20 m

• mit Vorspannung, einfeldrig: bis 25 m

• mit Vorspannen, mehrfeldrig: bis 35 m

• zweiseitig gelenkig gelagerter Einfeldträger

• beidseitig eingespannter Einfeldträger (Rahmenbrücken)

• Durchlaufträger (Mehrfeldplatte)

Hohlplattenbrücken nach RE-ING nicht zulässig. Probleme:

• Dichtheit

• Aufschwimmen der Hohlkörper

• Verdichtungsmängel unter den Hohlkörpern

50 bis 100 cm

• Tragfähigkeit Betondruckzone (keine Druckbewehrung, denn mit Druckbewehrung bräuchte man Bügel, und was will man nicht) => daraus resultiert oft eine große Plattendicke

• Verzicht auf Schubbewehrung

• konstruktive Vorgaben (z.B. Betondeckung Spannglieder)

• erforderliche Steifigkeit (Durchbiegung am freien Rand)

Längsbewehrung in der 2. Lage

Grund (nicht sicher): dicke Längsbewehrung, d. h. größere Kräfte werden übertragen => Stöße brauchen Quereisen, da aufgrund der grpßen Kräfte Querzug entsteht => (dicke (nicht sicher)) Quereisen müssen zwischen Stoß und Außenkante bzw. in der 1. Lage liegen

• Flächentragwerke mit einer Belastung senkrecht zur Mittelachse

• Lastabtrag in zwei senkrecht zueinanderstehenden Richtungen

• größerer Lastabtrag über die kürzere Stützweite

• Hauptbiegemomente maßgebend für die Berechnung (bei rechtwinkligen Platten fallen die Richtungen der Hauptmomente mit den Richtungen des orthogonalen Achsenpaars zusammen)

• Allg. Lastabtrag mehr über die stumpfen Ecken (=> hohe Querkräfte in den stumpfen Ecken, siehe auch Auflagerkräfte)

  

• Schiefe ab 75° vernachlässigbar

• Schiefe von 30° bis 75° technisch möglich

• schmale Platte:

  

• breite Platte:

  

  Widerspruch klären: Laut Skript, S. 76 Hauptmomente nahezu senkrecht zu den Lagerungsrändern, laut Mitschrift längs zu den freien Rändern

• Auflagerkräfte:

  • grundsätzlich anders als bei rechtwinkligen Platten

  • große, konzentrierte Kräfte im Bereich der stumpfen Ecke

  • abhängig von:

    • Winkel der Schiefe

    • Anzahl der Lager

      => mehr Lager => (noch) mehr Lastabtrag über die stumpfen Ecken (nicht sicher)

      => Obwohl mehr Lager, steigt die Auflagerkraft des einzelnen Lagern in der stumpfen Ecke

      

    • Nachgiebigkeit der Lager (starr / weich)

      => nachgiebige Lager modellieren (bei starren Lagern werden die Auflagerkräfte übermäßig groß (nicht sicher))

Vorteile:

Nachteile:

• Fahrbahnplatte

• Hauptträger

• Querträger:

  • Endquerträger

  • Feldquerträger => heutzutage unüblich wegen des hohen Schalungsaufwandes

  • Stützquerträger

Scheel:

• max. ca. 35 m

RE-ING:

• ohne Vorspannung, ein- und mehrfeldrig: bis 25 m

• mit Vorspannung, einfeldrig: bis 30 m

• mit Vorspannen, mehrfeldrig: bis 40 m

• In der Mitte: 30 cm

• Am Anschnitt zum Hauptträger: 30…45 cm

• Am Kragarmende: 25 cm

• einstegige Plattenbalken-Querschnitte nur für schmale Brücken (kräftige Endquerträger zur Aufnahme der Torsionsmomente erforderlich)

  • einstegige Plattenbalkn-Querschnitte nicht für Straßenbrücken, sondern für Fußgängerbrücken

• Fahrbahnplatten von Straßenbrücken möglichst schlaff bewehrt, d.h. ohne Quervorspannung

  • Wenn doch Quervorspannung der Platte, auch Querträger vorspannnen, weil sonst die Vorspannung der Platte in den Quertäger abfließt

  • Quervorspannung macht die Platte recht steif, da hohe Druckkräfte => wenn Last auf einer Seite, biegt sich die andere Seite mit durch (höhere Querverteilung (nicht sicher))

• Fahrbahnplatten von Eisenbahnbrücken möglichst mit Quervorspannung

• schmale Stege vermeiden (Gefahr von Betoniermängeln, schlechte Verankerungsmöglichkeit von Spanngliedern)

• Stege als Fertigteile mit Ortbetonplatte möglich

• Lastabtrag zu den Hauptträgern

• Obergurt des Balkens (Teil des Längssysstems)

• Lastverteilung von Einzellasten

• Scheibenwirkung zur Aufnahme von Horizontalkräften (Bremsen, Wind)

• Tragsystem:

  • unendlich langer Plattenstreifen (im Bereich ohne Querträger)

  • dreiseitig gelagerte Platte (im Bereich von Querträgern)

• Lagerung: elastische Einspannung in die Hauptträger mit unterschiedlichem Einspanngrad

  • Unterschied zum Hochbau: Dort werden die Lagerungen der Platten i. d. R. starr angenommen, im Brückenbau nachgiebig => Ist v. a. wichtig wegen der Einzellasten im Brückenbau im Unterschied zum Hochbau

• Einspanngrad:

  • über die Brückenlänge veränderlich

  • an Stellen mit Querträgern ist die Fahrbahnplatte voll eingespannt, dazwischen sinkt der Einspanngrad

  • Einspanngrad für zweistegige Plattenbalken nach Holst

  • Einspanngrad abhängig von:

    • Plattensteifigkeit EI = b*h(Pl)³/12

    • der Lage im Feld:

      

    • der Torsionssteifigkeit der Hauptträger:

      

• Steg + Obergurt (Fahrbahnplatte)

• freie Verformung durch biegesteife Verbindung mit der Fahrbahnplatte und den anderen Hauptträgern behindert

• Querverteilung der Lasten (kein „Hebelgesetz“)

  • Nicht sicher: Hebelgesetzt: Wenn Last auf dem einen Auflager steht, geht alles in das linke und nichts in das rechte Auflager. Steht die Last zwischen den Lagern, können die Auflagerkräfte wie bei der normalen Berechnung über Summe M = 0 (also das Verhältnis der Hebelarme zu den Auflagern => Hebelgesetzt) berechnet werden.

• lineare Querverteilung bei zwei Hauptträgern:

  
  

• nicht-lineare, d.h. gekrümmte Querverteilung bei drei oder mehr Hauptträgern (entsprechend der Form der Biegelinie):

  

• Querverteilung abhängig von:

  • der Biegesteifigkeit der Hauptträger

  • der Torsionssteifigkeit der Hauptträger:

    

  • der Lage über die Brückenlänge (Querverteilung über die Brückenlänge unterschiedlich):

    • Querverteilung größer in der Nähe von Querträgern

    • Nicht sicher: Querträger ermöglichen überhaupt erst die Querverteilung. Sie sind quasi das Lager für das Torsionsmoment, d. h. ein Hauptträger mit hoher Torsionssteifigkeit bringt nicht, wenn es keine Lager (Querträger) gibt, die das Torsionsmoment aufnehmen können.

  • der Biegesteifigkeit und Spannweite der Fahrbahnplatte

  • der Spannweite der Hauptträger

Stützmoment im Punkt S im Hauptträger 1:

• Variant 1: Torsionssteifigkeit groß, ohne EQT

  (=> wenig Querverteilung)

  M = - 7000 kNm

• Variante 2: Torsionssteifigkeit groß, mit EQT (aber ohne Querträger im Bereich des hier gemeinten Stützmomentes über der Mittelstütze)

  (=> viel Querverteilung)

  M = 5700 kNm

• Variante 3: Torsionssteifigkeit klein, mit EQT (aber ohne Querträger im Bereich des hier gemeinten Stützmomentes über der Mittelstütze)

  (=> wenig Querverteilung)

  M = -6680 kNm

• Das zeigt:

  • Wenn Querverteilung groß, geht mehr Last in den Hauptträger 2

  • Eine hohe Torsionssteifigkeit ohne EQT bringt für die Querverteilung nichts

Moment in der Platte (quer zur Brückenlängsrichtung) im Schnitt I:

• Variant 1: Torsionssteifigkeit groß, ohne EQT (=> wenig Querverteilung)

  habe ich nicht mit aufgeschrieben

• Variante 2: Torsionssteifigkeit groß, mit EQT (=> viel Querverteilung)

  pos. Moment

• Variante 3: Torsionssteifigkeit klein, mit EQT (=> wenig Querverteilung)

  pos. Moment noch größer

• Ableitung von Auflager- und Torsionskräften (insbesondere bei indirekter Hauptträgerlagerung), z.B. Lagerwechsel

• Aussteifung gegen Kippen für die Hauptträger (vermindert die Verdrehung der Hauptträger)

• Platz zur Einleitung von Spannkräften (Ankerkonstruktionen)

• Verankerung des Fahrbahnüberganges durch ausreichende Querschnittshöhe (Plattendicke reicht nicht aus)

• Unterstützung des Plattenrandes am Brückenende

• müssen immer angeordnet werden (zur Erhöhung der Seitensteifigkeit des Überbauendes) nach RE-ING, Teil 2, Abschnitt 2 („in der Regel“)

• Verbesserung der Steifigkeitsverhältnisse des Quertragsystems

• Hindernis für die Baudurchführung (Leitungen)

• Torsionseinspannung für die Hauptträger

• Erleichtern das Auswechseln von Lagern

• Ausführung auch ohne biegesteife Verbindung mit der Fahrbahnplatte möglich

• Anordnung nach RE-ING, Teil 2, Abschnitt 2 erforderlich

• zur Verteilung der Lasten auf die Hauptträger

• zur Aussteifung des Querschnittsystems

• Querträgerlose Plattenbalkenbrücken statisch möglich

  • aber nach RE-ING nicht zulässig. Querträger mindestens über den Auflagern (d. h. End- und Stützquertäger) erforderlich, wichtig für den Lastfall Lagerwechsel

• Endquerträger => müssen nach RE-ING angeordnet werden

• Feldquerträger => heutzutage unüblich wegen des hohen Schalungsaufwandes

• Stützquerträger => müssen nach RE-ING angeordnet werden

• größte lastverteilende Wirkung bei Anordnung in Feldmitte

• alternativ zwei Querträger in l/3

• weitere Querträger wirkungslos

• heutzutage unüblich wegen des hohen Schalungsaufwandes

• üblicherweise mit FE-Berechnung

  • Schalenmodelle bilden die Realität besser ab, aber nicht genau

    • Problem (früher): Man kommt nur an die Spannungen heran, nicht an die Schnittgrßen. Heute gibt es Bemessungsobjekte, die die Spannungen in einem begrenzten Bereich aufintegrieren und die daraus resultierenden Schnittgrößen in diesem Bereich angeben können.

• Trägerrostmodell mit Hauptträgern und Platte als Stabsystem

• Diskussion der Steifigkeiten erforderlich

  • Torsionssteifigkeit baut sich im Zustand 2 ab (aber nicht bei Spannbetonberücken)

• Berücksichtigung der mitwirkenden Plattenbreite für die Hauptträger

Vorteile:

Nachteile:

• Scheel: max. ca. 120 m

• nur in Spannbeton

• wirtschaftlich ab 40 m Stützweite

• RE-ING:

  einfeldrig bis 100 m

  mehrfeldrig bis 150 m (gevoutet)

• beim Freivorbau ist mehr Stützweite möglich als beim Taktschiebeverfahren oder Vorschubgerüst

• Weiterentwicklung der Plattenbalkenbrücken (untere Druckplatte)

• Einsatzgebiet bei großer Torsionsbeanspruchung (z.B. bei im Grundriss gekrümmten Systemen, Lagerung auf Einzelstützen)

• gleichmäßige Belastung der Hauptträger bei außermittiger Beanspruchung, Weiterleitung der Last durch den Schubfluss im Hohlkasten (keine Querbiegung der Platte wie beim Plattenbalken)

• wirtschaftlich ab 40 m Stützweite (hoher Schalungsaufwand)

• bevorzugter Querschnittstyp bei Großbrücken aus Spannbeton (Freivorbau und Taktschiebeverfahren möglich)

• externe Vorspannung im Innern des Hohlkastens vorgeschrieben (bei Straßenbrücken)

• Aufnahme von Biegemomenten mit wechselndem Vorzeichen

• große und veränderliche Brückenbreiten möglich

Wahl der Konstruktionshöhe Kh (Kh = 2,5…4,0 m):

• aus statischen Gründen

• Innenraum muss begehbar sein zu Inspektionszwecken (deshlab auch Bodenöffnung in der unteren Gurtplatte erforderlich)

• Schalmaterial muss ausbaubar sein

• Platzbedarf und Zugänglichkeit der externen Vorspannung

• Stützweiten 40…60 m (=> geringer als bei Straßenbrücken (nicht sicher))

• große Steifigkeiten aufgrund hoher Durchbiegungsanforderungen

• Schlankheit L/10 bis L/12 (geringer als bei Straßenbrücken)

• vorgespannte Fahrbahnplatte (längs und quer (nicht sicher) als Regelbauweise

• seit 1998 sind Straßenbrücken mit Hohlkästen nur noch mit externen Spanngliedern oder in Mischbauweise (interne und externe Spannglieder) auszuführen (RE-ING, Teil 2, Abschnitt 2)

• Stege sollten frei von Spanngliedern gehalten werden

  => vereinfachte Betonage

• Austauschbarkeit und Überprüfbarkeit der Vorspannung theoretisch möglich (Platz für Spannpressen vorsehen)

  => aber praktisch schwierig

• Regelungen nach DIN EN 1992, Teil 2, NA.TT

• RE-ING, Teil 2, Abschnitt 2: keine beweglichen Kopplungen von externen Spanngliedern

• einzellige Hohlkästen bis zu einer Brückenbreite von ca. 12 m sinnvoll

• keine Quervorspannung der Fahrbahnplatte erforderlich (außer bei Eisenbahnbrücken (nicht sicher))

• analog zur Plattenbalkenbrücke

• stärkere Einspannung in die Stege möglich

• Tragfunktion als Platte nur untergeordnet

• Tragfunktion in Längsrichtung als Druck- bzw. Zuggurt

• Tragfunktion in Querrichtung als Rahmenelement zur Erhaltung der Querschnittsform

• Dicke der Platte ergibt sich aus der größten Schubbeanspruchung

• immer schlaff bewehrt

• Berechnung an unterschiedlichen Tragwerksmodellen für die Längs- und Querrichtung

  • Nicht sicher: War früher so, heute wird alles an einem Modell (mit Schalenmodellen) gerechnet

• Längsrichtung: Betrachtung des einzelligen Hohlkastens als Einzelstab unter Berücksichtigung der tatsächlichen Verteilung der Fahrbahnlasten in Querrichtung

• Querrichtung: Berechnung eines Rahmens getrennt für symmetrische Lasten aus Eigengewicht und unsymmetrischen Lasten aus Verkehrslast

  • Besonderheit bei unsymmetrischen Lasten siehe andere Karteikarte

• Berechnung der Fahrbahntafel als Plattentragwerk, getrennte Schnittgrößenermittlung für die Kragarme und die Fahrbahnplatte zwischen den Stegen

• nur an den Auflagern

• Aussteifung des Kastens

• hohe Biege- und Schubbeanspruchung bei indirekter Lagerung (Auflager nicht unter den Stegen) – Aufhängespannglieder erforderlich:

  

• Unsymmetrische Last wird aufgeteilt in symmentrischen und antimetrischen Anteil

• Anitmetrischer Anteil wird aufgeteilt in einen verdrehenden und einen verformennden Lastanteil. Der verdrehende Lastanteil verursacht Torsion (Torsionsmoment betrifft die Berachtung der Brücke in Lämgsrichtung) und der verformende Lastanteil verursacht eine Profilverformung (betrifft die Querrichtung; Profilverformung bedeutet quasi, dass man auch in Querrichtung in der Fahrbahnplatte und der unteren Gurtplatte Schnittgrößen hat).

• Die Profilverformung wird aufgeteilt in (bzw. verursacht (nicht sicher)) die Querbiegemomente (aufgrund des Gleichgewichtes) und die zusätzlichen Längsspannungen (aufgrund der Verträglichkeit)

  • Veträglichkeit meint, dass die zusätzlichen Längsspannungen die Verträglichkeit zwischen der getrennten berechneten Längs- und Querrichtung herstellen:

    • Nicht sicher: In dem oben gezeigten Beispiel steht die Last auf dem linken Steg, wodurch der linke “Teil” des Hohlkastens insgesamt mehr belastet ist als der rechte. Dadurch sind auch in Brückenlängsrichtung die Normalspannungen im linken Teil der Brücke betragsmäßig größer als im rechten. Das sind diese zusätzlichen Längsspannungen bzw. die Verträglichkeit.

  • Die zusätzlichen Längsspannungen dürfen vernachlässigt werden, wenn

    

• Nicht sicher: Heutzutage werden die Profilverformung und die zusätzlichen Längsspannungen durch die EDV mit den Schalenmodellen automatisch berücksichtigt, d. h. Längs- und Querrichtung werden nicht mehr getrennt betrachtet, sondern es wird an einem Modell gerechnet.

• stat. best. Syst.: keine Schnittgrößen

• stat unbest. Syst.: Schnittgrößen, abhängig von der Biegesteifigkeit EI

  • im Zustand 2 verringert sich die Steifigkeit EI (durch Rissbildung (nicht sicher))

  • Verringerung der Steifigkeit auf 60 %, aber NUR im GZT

    • EI(Zust.2) = 0,6 * EI(Zust.1)

Um Brücken im GZG (Gebrauchstauglichkeit) besser zu machen, denn das Problem unserer Bestandsbrücken ist eher die Gebrauchstauglichkeit, nicht die Tragfähigkeit (GZT)

• Oberflächenbewehrung (siehe andere Karteikarte)

  • => Aufgabe laut Skript Spannbetonbau: Aufgabe der Oberflächenbewehrung ist es, die Rissbildung aus Eigenspannungen zu steuern. Eigenspannungen können z.B. durch unterschiedliches Schwinden oder durch unberücksichtigte Temperaturgradienten entstehen.

• Rissbreitenbeschränkung

  • häufige EWK: w(max) = 0,2 mm

  • Zum Vergleich: Hochbau (Außenbauteile):

    • quasi-ständige EWK: w(max) = 0,3 mm

    • Spannbeton, häufige EWK: w(max) = 0,2 mm

  • => im Brückenbau geringere Rissbreite als im regulären Hochbau erforderlich, um Korrosionsschutz zu erhöhen (nicht sicher!).

• Mindestabmessungen nach ZTV-ING

• Betondeckung (c(nom) = c(min) + Δc(dev):

  • Überbau: c(min) = 40 mm

  • Spanglieder: c(min) = 50 mm

  • => also recht viel (nicht sicher!), um Dauerhaftigkeit zu erhöhen

Wozu Oberflächenbewehrung? Laut Skript Spannbetonbau: Aufgabe der Oberflächenbewehrung ist es, die Rissbildung aus Eigenspannungen zu steuern. Eigenspannungen können z.B. durch unterschiedliches Schwinden oder durch unberücksichtigte Temperaturgradienten entstehen.

• bei Balken an jeder Seitenfläche

• bei hohen Platten (h ≥ 100 cm) am Rand

• bei Balken in der Druckzone

• in Platten am äußeren Rand

• in der vorgedrückten Zugzone von Platten

• in Druckgurten (h ≥ 12 cm) (obere und untere Lage je für sich)

————————————————————————————————-

Beispiel:

• bei Balken an jeder Seitenfläche

  

• bei Balken in der Druckzone

  

• in Platten am äußeren Rand

  

Balkenbrücken:

Fachwerkbrücken:

Rahmenbrücken:

Bogenbrücken (unterschieden in “echte” Bogenbrücken und Stabbogenbrücken):

Schrägseilbrücken:

Hängebrücken:

Ergänzen …

Vorteile:

• geringeres Eigengewicht als Massivbrücken

• dadurch größere Stützweiten möglich

• Hohlkästen müssen im Gegensatz zu Massivbrücken nicht zugänglich und nicht 1,90 m hoch sein

• keine Schalung (außer bei Stahlverbund)

Nachteile:

• teuer

  • unter anderem wegen der kleinteiligen, aufwändig herzustellenden orthotropen Fahrbahnplatte (mit den Trapezsteifen/Längsrippen, aufwändigen Konstruktionsdetails und Durchdringungspunkten)

  • deshalb bei kleinen Stützweiten unwirtschaftlich (=> reine Stahlbrücken für große Stützweiten, bei geringeren Stützweiten Stahlverbundbrücke mit Betonfahrbahn)

• Korrosionsschutz nötig

• Schweißen nötig (Kontrolle zur Einhaltung der Qualität nötig) (nicht sicher, ob wirklich ein Nachteil)

wirtschaftliche Stützweiten

• Einfeldträger bis ca. 50 m

• Durchlaufträger bis ca. 100 m für Stahlverbundbrücken

• für reine Stahlbrücken deutlich größere Stützweiten möglich (mit Vouten)

• Querschnittsausbildung:

  • Deckbrücken (mit obenliegender Fahrbahn) (der Punkt steht so in den Folien, bin aber unsicher, was damit gemeint sein soll)

  • Stahlfahrbahn als orthotrope (orthogonal anisotrop) Fahrbahnplatte

    

    Trapezsteifen (Längsrippen), damit Einzellasten aufgenommen werden können.

  • Betonfahrbahn => Stahlverbund-Querschnitt

• Stahlfahrbahn als orthotrope (orthogonal anisotrop) Fahrbahnplatte: Vor- und Nachteile gegenüber Betonfahrbahnplatte (Stahlverbundquerschnitt):

  • + geringes Eigengwicht

  • - hohe Herstellkosten (aufwendige Konstruktionsdetails, Durchdringungspunkte)

  • - größere Ermüdungsempfindlichkeit

  • - große Vereisungsgefahr im Winter, weil die Stahlplatten (also die einzelnen Bleche) sehr dünn sind und daher schnell “durchfrieren”

  • üblich bei Eisenbahnbrücken und sehr großen Spannweiten

    • weil die teuren orthotropen Fahrbahnplatten so teuer und deshalb bei kleinen Stützweiten unwirtschaftlich sind => deshalb reine Stahlbrücken bei großen Stützweiten und nicht bei kleinen

• Betonfahrbahn (Stahlverbund-Querschnitt): Vor- und Nachteile gegenüber Stahlfahrbahn (orthotrope Fahrbahnplatte):

  • + sehr wirtschaftlich

  • + deutlich geringere Vereisungsgefahr im Winter, weil Betonplatten deutlich dicker sind als Stahlplatten und deshlab langsamer “durchfrieren”

  • - Schalungskosten

  • - längere Bauzeit

  • - hohes Eigengewicht (nicht geeignet für große Spannweiten)

  • üblich bei Straßenbrücken und geringen Spannweiten

  • bei Verbundbrücken häufig so viele Stahlträger, weil die Fahrbahnplatte nicht mehr quer vorgespannt werden darf

Konstruktionsgrundsätze:

• Vorteil: Haupttragwerk liegt über der Fahrbahn

• wirtschaftliche Stützweiten: 50 bis 100 m für Straßenbrücken, bis 90 m für Eisenbahnbrücken

• Schlankheit: ca. L/8 für eingleisige, ca. L/10 für zweigleisige Eisenbahnbrücken ca. L/10 bis L/12 für Straßenbrücken

• häufige Brückenform bei Eisenbahnbrücken, bei Straßenbrücken eher selten

  • häufig bei Eisenbahnbrücken wegen der hohen Steifigkeit

  • selten bei Straßenbrückenbau, weil viele Knoten geschweißt werden müssen

• Fachwerk-Hauptträger bestehend aus einem Diagonalen- bzw. Strebenfachwerk aus geschweißten Hohlkastquerschnitten

• Neigung der Diagonalen: ca. 45° bis 60°

• Systemlinien der Fachwerkstäbe müssen sich in einem Punkt schneiden zur Vermeidung von Versatzmomenten

• Einteilung der Stützweite in gleiche Gefache

• ca. 8 bis 12 Gefache bei einem Einfeldträger, 10 bis 16 bei einem Durchlaufträger

Querschnittsausbildung:

• Fahrbahn als orthotrope Fahrbahnplatte mit Querträgern im Abstand von 2,5 bis 3,0 m

• bei Straßenbrücken Fahrbahnplatte als Stahlverbundplatte

• Obergurte als Kastenquerschnitt

• Diagonalen als H-Profile (bei Druckauch als Kastenprofil)

• Untergurt wird von der Fahrbahnplatte gebildet

• Anschlüsse der Diagonalen an die Ober- und Untergurte biegesteif (geschweißt oder verschraubt)

• alle Anschlüsse werden so ausgebildet, dass keine ermüdungswirksamen Spannungsspitzen entstehen

• Deckblech (Fahrbahnblech):

  • gestützt durch die Längsrippen

• Längsrippen/Längssteifen (LR) (torsionsweich oder torsionssteif):

  • gestützt durch die Querträgerstege

  • das Fahrbahnblech bildet den Obergurt der Längsrippen mit einer mittragenden Breite

  • werden ungestoßen durch den Querträger geführt (Stöße der Rippen in den Momentennullpunkten)

  • Trapezsteifen als Längsrippen, damit Einzellasten aufgenommen werden können (nicht sicher)

  • Bei geringen Einzellasten (z. B. unter dem Radweg) können auch Flachsteifen verwendet werden. Nur bei Eisenbahnbrücken, nicht bei Straßenbrücken, um Beulen zu verhindern. (nicht sicher)

    

• Querträger (QT):

  • gestützt durch die Hauptträger

  • das Fahrbahnblech bildet den Obergurt der Querträger mit entsprechender mittragender Breite

  • Ausschnitt der Querträger:

    

  • Anschluss der Längsrippen an die Querträger durch Kehlnähte

• Hauptträger (HT):

  • das Fahrbahnblech bildet den Obergurt der Hauptträger

  • Schweißträger (keine Walzträger), Gurte und Stege mit Halskehlnähten verschweißt

• Längsrippen stützen das Deckblech, Querträger stützen die Längsrippen, Hauptträger stützen die Querträger

———————————————————————————————————

• Querscheiben, Querverbände, Querrahmen (nicht dasselbe wie Querträger (nicht sicher):

  • mindestens an den Auflagern Querscheiben als vollwandige Schotte, Rahmen oder Fachwerk zur Einleitung der Auflagerkräfte und der Torsionsmomente

Konstruktionsgrundsätze und Tragverhalten:

• wirtschaftliche Stützweiten ca. 40 bis 120 m

• zwei außenliegende Bögen mit untenliegendem Zugband (Versteifungsträger)

• Bogenstich L/6 bis L/8

• äußerlich statisch bestimmt (Einfeldträger)

• innerlich statisch unbestimmt

• Versteifungsträger trägt als Balken und Zugband, geschweißter Träger, auch als Hohlkasten möglich

• 
  

  

• Bogenkämpfer:

  

  • Ausbildung zwei- oder dreistegig zur Aufnahme der Normalkräfte

  • komplexer Übergangsbereich zwischen Bogen und Kämpfer (Auflagersteifen)

• Verhältnis der Steifigkeiten Bogen / Versteifungsträger ≈ 1:10 bis 1:7

  => Versteifungsträger nimmt den größten Teil der Biegung auf

• Bogen als geschweißter Kasten (Knicken maßgebend)

• Hängerabstand zwischen 7 und 15 m (bei Eisenbahnbrücken bis 10 m)

• Hängerquerschnitt: Flachstahlquerschnitt bei Eisenbahnbrücken, Rundstahlquerschnitt bei Straßenbrücken

• Hängerabstand konstant wählen

• Anordnung der Hänger möglichst in den Querträgerachsen

• verformungsweiches System für lokale Lasten

• geschweißte Verbindung zwischen Hänger und Bogen bzw. Versteifungsträger, ermüdungsgerechte Ausbildung erforderlich

• zwei außenliegende Bögen mit / ohne Windverband

• Bögen ohne Windverband müssen wesentlich seitensteifer ausgebildet werden (bei Eisenbahnbrücken unüblich)

• Fahrbahnplatte bei Eisenbahnbrücke als orthotrope Platte, bei Straßenbrücken als Stahlverbundplatte

• Querträgeranschluss am Versteifungsträger wie bei Fachwerkbrücken (möglichst ermüdungsgerecht)

• konstruktive Grundregeln für den Anschluss der Hänger an den Bogen und an den Versteifungsträger in der DIN EN 1993-2 vorhanden

• Schwingungsanfälligkeit der Hänger wird durch Vorgaben der Abmessungen reduziert

• Hänger als Flachstähle (bei Eisenbahnbrücken), als Rundstähle (bei Straßenbrücken) oder als Seile

• Gehwege häufig außerhalb der Hauptträger auf angeschraubten Konsolen (Übersteigfähigkeit Δh ≤ 0,80 m erforderlich)

Konstruktionsgrundsätze und Tragverhalten:

• wie Stabbogenbrücke mit Bogen und untenliegendem Zugband

• geneigte und sich kreuzende Hänger erzeugen eine Schubsteifigkeit zwischen Bogen und Versteifungsträger (Fachwerkwirkung)

• Kombination aus einem Fachwerk und einer Stabbogenbrücke

• schräge Hänger mit relativ geringen Abständen erzeugen ein optimiertes Biegetragverhalten der Versteifungsträger, insbesondere für halbseitige Verkehrslasten

• deutlich geringere Biegemomente im Bogen und im Versteifungsträger => schlanke und materialsparende Querschnittsausbildung (um ca. 1/3 kleinere Höhe als bei der Stabbogenbrücke)

• Verhältnis der Steifigkeiten Bogen / Versteifungsträger ≈ 1:10 bis 1:8, wie bei der Stabbogenbrücke

• Bogenstich L/7 bis L/9

• auch für große Stützweiten geeignet (ab 100 m)

• sinnvolle Stützweiten 80 bis 250 m

• symmetrischeres Verformungsverhalten im Vergleich zur Stabbogenbrücke

• Hängermontage aufgrund der Schräglage deutlich aufwendiger als bei Stabbogenbrücken (Durchhang)

Querschnittsausbildung:

• es gelten die gleichen Grundsätze wie für Stabbogenbrücken

• Fahrbahnplatte bei Eisenbahnbrücken als orthotrope Platte, bei Straßenbrücken als Stahlverbundplatte

• Hänger als Flachstähle (bei Eisenbahnbrücken), als Rundstähle (bei Straßenbrücken) oder als Seile

• Hänger dürfen sich an den Kreuzungspunkten nicht berühren => steigende und fallende Hänger werden abwechselnd am inneren und äußeren Stegblech des kastenförmigen Bogens angeschlossen

• Umlenkkräfte aufgrund der Hängerneigung im Anschluss Hänger / Bogen bzw. Hänger / Versteifungsträger vorhanden

Optimierung des Hängernetzes:

• Entwurf einer optimalen Netzgeometrie sehr komplex

• innerlich hochgradig statisch unbestimmtes System, abhängig von der Geometrie und den Steifigkeiten des Bogens und Versteifungsträgers (keine Superposition von Einzellastfällen möglich)

• Hänger dürfen keine Druckkräfte bekommen, sonst besteht die Gefahr des Ausknickens

• Druckkräfte möglich aus einseitiger oder lokaler Verkehrsbelastung

• aus Eigengewicht immer Zugkräfte vorhanden, diese müssen größer sein als die Druckkräfte aus lokaler Verkehrslast => Eigengewicht erhöhen, d.h. Fahrbahnplatten aus Stahlbeton wirken günstig

• alternativ: Veränderung der Hängergeometrie:

  • je größer die Neigung der Hänger, desto größer wird das Verhältnis von positiver zu negativer Einflussfläche

  • Nachteil: mit zunehmender Hängergeometrie steigt die Normalkraft im Hänger stark an => größere Querschnitte, aufwendigere Anschlussdetails

Optimierung des Hängernetzes - Zielgrößen:

• gleichmäßige ästhetische Netzgeometrie

• kleine negative Einflussfläche zur Vermeidung von Druckkräften

• Minimierung der Biegemomente im Bogen und im Versteifungsträger

• möglichst geringe Spannungsdifferenzen in den Hängern zur Reduzierung der Ermüdungsgefährdung der Hängeranschlüsse

• zusätzliche Anforderungen:

  • Beanspruchungen aus dem Bauablauf

  • Einhaltung von Durchtrittsfenstern bei außenliegenden Gehwegen

• sinnvolle Vorgaben:

  • konstante Abstände der Hängeranschlüsse am Bogen

  • kontinuierlich veränderliche Hängerneigung

Konstruktionsgrundsätze und Tragverhalten:

• zur Überbrückung großer Spannweiten

• Versteifungsträger in Massivbauweise, aus Stahlverbund oder als reiner Stahlträger möglich

• Spannweiten bis 200 m für massive Versteifungsträger, bis 500 m für Versteifungsträger aus Stahlverbund (mit Verbundfahrbahn) und bis 1000 m für reine Stahlbrücken, d.h. mit orthotroper Fahrbahnplatte

• Verankerung der Zugkräfte aus den Schrägseilen so, dass keine Horizontalkräfte in die Fundamente eingeleitet werden (Kraftausgleich über Druckkräfte im Versteifungsträger) – selbstverankertes System

  

• Höhe der Pylone ca. 0,20 bis 0,25 L (abhängig von der Seilneigung)

• Länge der Randfelder 0,4 bis 0,5 L

• L: Stützweite der Hauptöffnung

• Vorspannung der Seile möglich => Einfluss auf den Biegemomentenverlauf in den Versteifungsträgern

• zwei außenliegende Versteifungsträger üblich

• verformungsweiches Tragsystem => unüblich für Eisenbahnbrücken

• bündel-, fächer-oder harfenförmige Anordnung der Schrägseile

• flache Seilneigung wenig effektiv (nicht flacher als 25°)

• Montageablauf mit großem Einfluss auf die statische Berechnung

• Herstellung im Freivorbau möglich, d.h. ohne Hilfsunterstützungen

• Entwicklungstendenz zum Multikabelsystem (Vorteil beim Freivorbau, geringere Bauhöhe des Versteifungsträgers)

• Abstand der Seile möglichst gleichmäßig

• wirtschaftliche Seilabstände:

  • 10 bis 12 m für Versteifungsträger in Massivbauweise

  • 15 bis 20 m für Versteifungsträger aus Stahlverbund

  • 20 bis 30 m für Versteifungsträger aus Stahl

• Höhe des Versteifungsträgers ca. L/100 bis L/150 bei Stahlverbundbauweise

• Höhe des Versteifungsträgers L/100 für eine reine Stahlbrücke, d.h. mit orthotroper Fahrbahnplatte

Querschnittsausbildung:

• zwei außenliegende Seilebenen mit außenliegenden Versteifungsträgern, d.h. Fahrbahnquerschnitt in U-Form

• Versteifungsträger häufig als offene, geschweißte Querschnitte, selten als Hohlkästen

• Fahrbahnplatte als orthotrope Platte oder als Stahlverbundplatte möglich (Einsatz von Fertigteilen oder Halbfertigteilen möglich)

• Querträger im Abstand von 2,5 bis 3,5 m bei breiten Querschnitten erforderlich

• Seilquerträger an den Lasteinleitungspunkten

• Versatz der Seilachse zum Steg des Versteifungsträgers sollte minimal sein

• Normalkräfte in Längsrichtung wirken wie eine günstige Druckvorspannung für eine Fahrbahnplatte aus Stahlbeton, die zeitabhängigen Umlagerungen infolge Kriechen und Schwinden sind zu beachten

• bei einer orthotropen Fahrbahnplatte ist aufgrund der großen Druckkraft ein Nachweis auf Stabilität erforderlich

• mittige Anordnung einer Seilebene auch möglich

  • Versteifungsträger als Hohlkasten erforderlich (Torionssteifigkeit)

  • sehr steife Querträger erforderlich (z.B. Fachwerke)

Pylone:

• überwiegend durch Normalkräfte beansprucht => Stabilitätsnachweise maßgebend

• Größe der Biegemomente von der Anordnung der Seile abhängig

• Stahlbeton-Hohlquerschnitte bei überwiegender Druckbeanspruchung (Einfluss des Kriechens ist zu untersuchen)

• bei größeren Biegemomenten oder sehr schlanken Konstruktionen sind Stahlquerschnitte erforderlich

Lagerungsbedingungen:

• Pylone eingespannt. Überbau längsverschieblich an den Widerlagern, längsfest an den Pylonen.

  

• Pylone eingespannt oder gelenkig gelagert. Überbau einseitig längsfest an den Widerlagern, längsverschieblich an den Pylonen.

  

• Pylone eingespannt oder gelenkig gelagert. Überbau beidseitig längsfest an den Widerlagern, längsverschieblich an den Pylonen.

  

• Pylone eingespannt oder gelenkig gelagert. Überbau beidseitig längsbeweglich an den Widerlagern, schwimmend gelagert an den Pylonen.

  

• Mischsysteme möglich

• Lagerung in Brückenquerrichtung an den Pylonen und / oder Widerlagern

Schrägseile:

• Bemessung nach DIN EN 1993 Teil 1-11

• dauerhafter Korrosionsschutz erforderlich

• Seile müssen auswechselbar sein (in der Berechnung sind die Lastfälle „Seilaustausch“ und „Ausfall eines Seiles“ zu berücksichtigen)

• Steifigkeit des Seils vom Durchhang abhängig (volle Dehnsteifigkeit EA nur bei geradem Seil vorhanden; bei langen flachen Seilen wird der Durchhang über einen fiktiven abgeminderten E-Modul berücksichtigt)

• Verankerung am Pylon mit dem Festanker, am Versteifungsträger mit dem Spannanker (Korrektur der Seilkraft möglich)

• alternativ können die Seile auch über den Pylon in das nächste Feld geführt werden (unüblich, da der Sattel einen hohen Platzbedarf hat, Querdruck am Seil problematisch) – für Straßenbrücken nach RE-ING nicht zulässig

Aeroelastische Anregung - Schwingungen:

• insbesondere bei weit gespannten Schrägseil-oder Hängebrücken

• wirbelerregte Querschwingungen => Ermüdungsschäden

• Bewegungsinduzierte Schwingungen (Flattern, Galopping):

  • sich verstärkende Biege- oder Torsionsschwingungen des Brückendecks

  • können zum Verlust der Tragfähigkeit führen

• Turbulenzinduzierte Schwingungen (bei sehr weit gespannten Tragwerken)

• Mögliche Maßnahmen zur Schwingungsbegrenzung:

  • stromlinienförmiger Hohlkastenquerschnitt

  • Erhöhung der Biege-und Torsionssteifigkeit des Überbaus

  • Dämpfungsmaßnahmen

• sehr streng geregelt

• ZTV-ING, vor allem Blatt 87 (nicht sicher) und Teil 4, Abschnitt 3

• Den Korrosionsschutz zu erneuern, ist sehr teuer und aufwändig (z. B. sind Einhausungen dafür notwendig)

  => Deshalb geht der Trend zu besserem, länger haltendem Korrosionsschutz

• nach DIN EN 1993, Teil 2 einschließlich Nationalem Anhang

• Klassifizierung von Querschnitten: Klasse 1 bis Klasse 4

• Schnittgrößenermittlung mit elastischen Berechnungsverfahren (Ausnahme: bei außergewöhnlichen Einwirkungen und Querschnittsklasse 1)

• Schraubverbindungen ausschließlich mit Passschrauben oder gleitfeste Verbindungen mit voll vorgespannten Schrauben (Schrauben mit Lochspiel nur für den Anschluss untergeordneter Bauteile)

• Nachweis der Ermüdungsfestigkeit erforderlich (insbesondere an Niet- und Schraublöchern, Einbrandkerben, Enden von Schweißnähten, Querschnittssprüngen aller Art)

• Nachweis von Montagezuständen

• Nicht sicher: Es gibt eine große Auswahl an Stahlsorten, aber die Stähle, die für Stahlbrücken verwendet werden dürfen, werden durch die ZTV-ING begrenzt. Dadurch fallen viele Stähle weg.

• In der Praxis meistens S 355

• Verbundbauteil: tragendes Bauteil, dessen Elemente aus Beton und Baustahl bestehen und bei dem Verbundmittel den Schlupf und die Trennung der Einzelelemente Stahl und Beton begrenzen

• Verbundwirkung: Tragverhalten, wenn die Verdübelung nach dem Erhärten des Betons wirksam ist

  • Kopfbolzendübel nehmen die Schubkräfte auf

wirtschaftliche Stützweiten laut Scheel (ähnlich zu Spannbeton):

• Einfeldträger bis ca. 30 bis 60 m

• Durchlaufträger bis ca. 100 m für Stahlverbundbrücken(mit gevouteten Hauptträgern)

RE-ING:

• mit offenen Stahlprofilen: 15…50 m

• mit Stahlhohlkasten: 45…200 m

• “klassische” Verbundbrücke

  

  • VFT-Bauweise:

    

    • SSF-Ingenieure

    • hoher Vorfertigungsgrad

    • werksmäßig hergestellter Verbundträger mit ca. 3 m breitem Betondruckflansch

    • Betondruckflansch stabilisiert Träger im Montage- und Transportzustand

    • 2 cm Fugenabstand der Betonobergurte

    • keine Schalung und keine Aussteifungsverbände für die Ortbetonergänzung erforderlich (hohe Quersteifigkeit vorhanden)

    • keine Stahlbauarbeiten auf der Baustelle(z.B. Schweißungen)

    • geringes Gewicht bei großer Biegesteifigkeit (im Vergleich zum Spannbeton-Fertigteilträger)

    • gut, um sie oben einzuhängen, damit Straße darunter nur ganz kurz gesperrt

      

  • Preflex-Träger:

    

    • C+P Brückenbau

    • werksmäßig hergestelltes Fertigteil aus Stahlträger mit einbetoniertem Untergurt

    • Doppelverbundträger

    • Besonderheit: vorgedrückter Zuggurt

    • häufig für Eisenbahnbrücken (Bau unter laufendem Verkehr)

    • große Steifigkeit im Vergleich zu normalen Verbundträgern

      • geringere Durchbiegung => v. a. für Eisenbahnbrücken relevant, da hier strenge Durchbiegungsbegrenzungen

    • große Schlankheiten möglich, bis L / H ≈ 40

    • vorgespannter Untergurtbeton wirkt dem Schwinden und Kriechen der Obergurtplatte entgegen

    • guter Korrosionsschutz

    • => Vorteile vor allem in der Gebrauchstauglichkeit

• WIB-Bauweise:

  

  • orthogonal anisotropes Plattentragwerk

  • Stützweiten 10 m bis 25 m, häufig Einfeldbrücken

  • häufig für Eisenbahnbrücken

  • niedrige Bauhöhe (L/18 bis L/25) und hohe Steifigkeit in Längsrichtung

    • geringere Durchbiegung => v. a. für Eisenbahnbrücken relevant, da hier strenge Durchbiegungsbegrenzungen

  • Kraftübertragung über Reibverbund, d.h. ohne Verbundmittel

  • geringer Schalungsaufwand durch Faserzementplatten auf den Untergurten

  • Abstand der Stahlträger ≤ 75 cm

    • => recht eng

  • Schnittgrößenermittlung ohne Berücksichtigung der Rissbildung

  • Schiefwinkligkeitbegrenzt auf t ≥ 30°

Vorteile:

• geringere Bauhöhe als Spannbetonbrücken

  • Und: wirtschaftliche Stützweiten von Stahlverbundbrücken ähnlich zu Spannbetonbrücken. Daher können Spannbetonbrücken gut durch Stahlverbundbrücken ersetzt werden. Der Unterbau wird dabei oft nicht ernneuert.

• wesentlich geringeres Konstruktionsgewicht als eine Spannbetonbrücke

• Vorfertigung möglich (einfachere Montage)

• Schalung der Betonplatte kann sich auf die Stahlträger abstützen => keine aufwendige Schalkonstruktion erforderlich

• Lichtraumprofile können besser frei gehalten werden, z.B. bei der Montage über einen Fluss

• Freivorbau mit geringerem Gewicht möglich

• günstiger als reine Stahlbrücken

• Fahrbahnplatte aus Fertigteilen mit Ortbetonergänzung

• Hohlkästen müssen im Gegensatz zu Massivbrücken nicht zugänglich und nicht 1,90 m hoch sein

Nachteile:

• vllt. begrenzte Dauerhaftigkeit der Kopfbolzendübel (subjektive Einschätzung von Scheel)

• nach DIN EN 1994, Teil 2 und Nationalem Anhang

• Bemessung durch Bauzustände beeinflusst

• für Straßenbrücken ZTV-ING, Teil 4, Abschnitt 2: Stahlverbundbau

• für Eisenbahnbrücken Richtlinie 804

• Straßenbrücken:

  • restriktive Regelungen für die Bewehrung vorhanden zum problemlosen Betonieren und Verdichten des Betons

  • Bewehrungsanhäufungen und zu dünne Fahrbahnplatten sollen so vermieden werden

• Deckbrücken (mit obenliegender Fahrbahn) (der Punkt steht so in den Folien, bin aber unsicher, was damit gemeint sein soll)

• mit offenen Plattenbalkenquerschnitten

• geschlossene Kastenquerschnitte:

  • hohe Torsionssteifigkeit (erforderlich bei gekrümmten Grundrissen)

  • Vorteile in der Unterhaltung (glatte Außenflächen => geringere Anstrichkosten)

———————————————————————————————————

• Betonfahrbahn: Vor- und Nachteile siehe Karteikarte weiter oben bei den Stahlbrücken

• Fahrbahnplatte:

  • üblicherweise ohne Querträger, d.h. Lastabtrag direkt zu den Hauptträgern

  • Stahlobergurt so breit, dass die Dübelreihen untergebracht werden können

  • möglichst keine Quervorspannung der Fahrbahnplatte, d.h.maximaler Stegabstand der Hauptträger ca. 6 m

  • bei größerem Abstand der Hauptträger Quervorspannung erforderlich, interne Vorspannung ohne Verbund mit engem Abstand der Spannglieder

  • für eine Vorspannung ist bei Straßenbrücken eine Zustimmung des Bauherrn erforderlich

  • bei Eisenbahnbrücken sind längs und quer vorgespannte Fahrbahnplatten möglich (keine direkte Belastung durch Chloride)

  • Doppelfunktion der Betonfahrbahnplatte:

    • Ableitung der Lasten in Querrichtung zu den Längsträgern (Plattentragwirkung)

    • Obergurt des Verbundquerschnitts in Längsrichtung (Scheibentragwirkung)

  • bei sehr großen Spannweiten Doppelverbund möglich mit einbetoniertem Betonuntergurt

    • zur Verbesserung des Stabilitätsverhaltens des Stahluntergurtes im Bereich negativer Momente

• Stahlverbundbrücke mit Auflagerquerträger aus Beton:

  • Widerlagerquerträger min b = 80 cm bei indirekter und 60 cm bei direkter Lagerung

  • Stützenquerträger min b = 90 cm

  • Vorteil im Vergleich zum Stahlquerträger: rückwärtige Zugänglichkeit kann entfallen

Teile:

• Pfeiler und Stützen

• Widerlager

• Gründungen

Funktionen der Unterbauten:

• Lagerung des Überbaus

• Weiterleitung der Kräfte in den Baugrund

• Vermeidung von Setzungen (Baugrunderkundungen immer erforderlich)

ca. 50 % der Gesamtkosten!

• Kopf (Auflagerbank)

  => Platz für die Lager und Pressenansatzpunkte, um das Lager austauschen zu können

• Schaft

• Gründung

biegesteife Verbindung Stütze-Überbau (linke Spalte):

• Integralbrücke

• => eher problematisch bei Stahlbeton, weil Stahlbetonquerschnitte eine größere Biegesteifigkeit (EI) haben. Deshalb größere Zwangsschnittgrößen

• weniger problematisch bei Stahlbrücken, weil kleines EI

• Ansichtsbreite ≈ Überbaubreite / 3 oder

• Ansichtsbreite ≈ Breite der Bodenplatte bei Kastenquerschnitten

• gestalterische Aspekte (symmetrische Anordnung, abnehmende Stützweite zum Widerlager)

• Anforderungen aus der Bauwerksunterhaltung (Inspektion, Lagerwechsel, Entwässerungsleitungen)

• Pressenansatzpunkte vorsehen (Platzbedarf)

• Oberflächengestaltung

• Hohlpfeiler müssen zugänglich sein => deshalb nur bei grpßen Stützweiten wirtschaftlich

• Vertikallasten

  • Eigengewicht Überbau

  • Verkehrslasten Überbau

• Horizontallasten

  • Wind

  • Bremsen und Anfahren

  • Fliehkräfte, Seitenstoß

  • Lagerrückstellkräfte

• Sonderlasten (Anprall)

• Berechnung nach Theorie II. Ordnung nur für schlanke Stützen erforderlich, also enn Schlankheit λ größer als Grenzschlankheit λ(lim).

  • => Theorie II. Ordnung => Näherungsverfahren mit Nennkrümmung

• Im Brückenbau aber meist λ < λ(lim), also keine schlanken Stützen. Deshalb oft keine Knickgefahr / Theorie II. Ordnung für Stützen im Brückenbau

  • => keine Theorie II. Ordnung => M-N-Interaktionsdiagramme

• Bemessung für statisch äquivaltene Ersatzlasten, da steckt die Dynamik schon mit drin

UND

• besondere Maßnahmen (Leiteinrichtung, Sockel)

UND

• Zerschellschicht (zweilagige Bewehrung. Zerschellschicht geht bis zur zweiten Bügellage)

  

Beschreibung:

• Abschlussbauwerk am Brückenende

• Übergang in den Straßendamm

Funktionen:

• Lagerung des Überbaus

• Weiterleitung der Kräfte in den Baugrund

• Aufnahme der Überbaubewegungen durch Fahrbahnübergänge (Übergangskonstruktion)

• Aufnahme des Erddrucks aus dem Geländesprung Unterbauten

• Abstützung des Straßendamms im Böschungsbereich durch seitliche Flügelwände

• Sicherung des Zugangs zu den Lagern

• Baustoff: Stahlbeton, überwiegend keine Vorspannung

• Kammerwand oft das einzige bemessungsrelevante Teil eines Widerlagers, weil sie so dünn ist

  • Ansonsten ist bei den Bauteilen der Widerlager meist Mindestbewehrung aus Abließen der Hydratationswärme maßgebend

Auflagerbank, Lager, Lagersockel:

• Aufnahme der Auflagerkräfte aus dem Überbau, auf der Auflagerbank

• Aufnahme des Erddrucks aus der Hinterfüllung

• bei breiten Widerlagern sind vertikale Fugen erforderlich

• trennt Erdreich von Lagerbank

• hinter der Auflagerbank zum Schutz der Auflagerbank gegen Erddruck

• wird oft erst nach Fertigstellung des Überbaus betoniert

• Kammerwand oft das einzige bemessungsrelevante Teil eines Widerlagers, weil sie so dünn ist

  • Ansonsten ist bei den Bauteilen der Widerlager meist Mindestbewehrung aus Abließen der Hydratationswärme maßgebend

Breite der Auflagerbank abhängig von:

• Platzbedarf der Lager

• Pressenansatzpunkte

• bei Spannbetonüberbauten aus der Verankerung der Spannglieder

  hinter der Auflagerachse

• Lagerbereiche müssen zugänglich sein (Lagerwechsel)

• Aufnahme des seitlichen wirkenden Erddrucks aus dem Damm

• können auch selbstgegründet und durch eine Fuge von der Widerlagerwand getrennt sein

• Ausbildung als reiner Kragflügel möglich (d.h. ohne eigene Gründung)

• Dicke ca. 80 cm

• Arten von Flügeln:

  

• lagenweiser Einbau, um Setzungen zu verringern, damit kein Absatz hinter dem Überbau (würde die ÜKO kaputt machen)

• Erddruck aus Hinterfüllung

• Erdauflast

• Auflagerkräfte aus dem Überbau

  • aus Überbaueigengewicht

  • aus Verkehrslasten

  • aus Windlasten und Lagerrückstellkräften

• Nutzlast auf Hinterfüllung/Widerlager

  

• Bremslast auf dem Überbau

  • Bremsen auf der Hinterfüllung darf vernachlässigt werden, Ausnahme: Bemessung der Kammerwand

• Außergewöhnliche Einwirkungen: Fahrzeuganprall an Schrammbord

• Berechnung als Faltwerk unter Berücksichtigung der Bodenreaktionen, d.h. über Platten- und Scheibentragwirkung

• Schnittgrößenermittlung und Bemessung mit FE-Programmen

Es gibt:

• Flachgründung

• Tiefgründung

Allgemeines:

• Gründunen verursachen hohe Kosten

• Baugrundgutachten erforderlich mit Gründungsempfehlun und Angaben zu möglichen und wahrscheinlichen Setzungen

• Flachgründung – erforderliche Nachweise:

  • Gleitsicherheit

  • Grundbruchsicherheit

  • Kippsicherheit

  • Sohldruck

• Tiefgründung (häufig aufgrund der hohen Lasten)

• Flachgründung

• Brunnengründung

• Senkkasten (Druckluftgründung)

• Rammpfähle

• Bohrpfähle

Vorteile:

• einfacher Anschluss an die aufgehende Stahlbetonkonstruktion

• frei wählbare Pfahllänge

• erschütterungsarmes Bohren, gutes Überwinden von Bohrhindernissen

• gute Verzahnung mit dem angrenzenden Baugrund durch das Betonieren gegen das Erdreich

• gute Tragfähigkeit für die Mantelreibung

Nachteile:

• hohe Baustelleneinrichtungskosten für das Bohrgerät

• Auflockerung des Baugrunds

Vorteile:

• guter Anschluss an die aufgehende Stahlbetonkonstruktion

• keine Nassprozesse für die Tiefgründung

• geringe Setzungen, weil der Boden durch das Rammen stark verdichtet wird

Nachteile:

• Lärmbelästigung beim Rammen, Erschütterungen für die Nachbarbebauung

• Rammhindernisse problematisch

• Herstellung eines Probepfahls vorab

• aufwendige Baustelleneinrichtung

• durch einen sachkundigen Ingenieur

• Hauptprüfung (H) => Prüfbericht

  • alle sechs Jahre

  • handnah

  • bildgebende Verfahren dürfen zur Qualitätsverbesserung eingesetzt werden

• Einfache Prüfung (E)

  • drei Jahre nach der Hauptprüfung

  • ohne Verwendung von Besichtigungsgeräten

    => Alles, wo man problemlos rankommt

  • Unterstützung durch bildgebende Verfahren möglich

• Prüfung aus besonderem Anlass (S = Sonderprüfung)

  • ersetzt nicht die Einfache Prüfung oder die Hauptprüfung

RI-ERH-ING:

• Teil 1: Richtlinie zur einheitlichen Erfassung … von Ergebnissen der Bauwerksprüfung RI-EBW-PRÜF

• Teil 2: Richtlinie zur Planung von strategischen Erhaltungsmaßnahmen an Ingenieurbauwerken RPE-ING

• Teil 3: Leitfaden Objektbezogene Schadensanalyse OSA

• Teil 4: Richtlinie zur Durchführung von Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen RI-WI-BRÜ

• Teil 5: Richtlinie für die Erhaltung des Korrosionsschutzes an Stahlbauten RI-ERH-KOR

DIN 1076: Überwachung und Prüfung von “Ingenieurbauwerken im ZUge von Straßen und Wegen”

• Brücken sind Überführungen, wenn ihre lichte Weite zwischen den Widerlagern ≥ 2,0 m beträgt

• Alle Bauteile!

• Tragfähigkeit

• Beschilderung

• Gründungen

• Betonbauteile

  • abklopfen

  • Rissbreiten messen

• Stahlbauteile

  • auf Risse und Verformungen prüfen

  • Schweißnähte besichtigen

  • Schraubverbindungen prüfen

• Holzkonstruktionen

  • Eindringen von Feuchtigkeit prüfen

  • Schraubverbindungen prüfen

• Lager

  • Beweglichkeit prüfen

  • Lagerstellung ablesen

• Abdichtung

• Schutzvorrichtungen

• Versorgungsleitungen

• Vermessung, d. h. Verformungsmessung

Schadensbewertung „Standsicherheit“ S:

• S=0 Mangel ohne Einfluss auf die Standsicherheit

• S>0 Mangel beeinträchtigt die Standsicherheit des Bauteils

———————

• S=1 Mangel hat keinen Einfluss auf die Standsicherheit des Bauwerks

• S=2 Mangel hat geringen Einfluss

• S=3 Mangel beeinträchtigt die Standsicherheit des Bauwerks

• S=4 Standsicherheit des Bauwerks nicht mehr gegeben

  => Sofortige Maßnahmen erforderlich

Schadensbewertung „Verkehrssicherheit“ V:

• V=0 Mangel ohne Einfluss auf die Verkehrssicherheit

• V=1 kaum Einfluss

• V=2 geringfügiger Einfluss

• V=3 Verkehrssicherheit beeinträchtigt

  => Warnhinweis erforderlich

• V=4 Verkehrssicherheit nicht mehr gegeben, z. B. fehlendes Geländer

  => Sofortige Maßnahmen erforderlich

Schadensbewertung „Dauerhaftigkeit“ D:

• D=0 Mangel ohne Einfluss auf die Dauerhaftigkeit

• D>1 Mangel beeinträchtigt die Dauerhaftigkeit des Bauteils

———————

• D=1 Mangel hat langfristig geringen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit des Bauwerks

• D=2 Mangel führt langfristig zur Beeinträchtigung der Dauerhaftigkeit des Bauwerks

• D=3 Mangel führt mittelfristig zur Beeinträchtigung der Dauerhaftigkeit des Bauwerks

• D=4 Dauerhaftigkeit des Bauwerks nicht mehr gegeben

  => Nutzungseinschränkung

Bewertung über Schulnoten:

• um 1900: Pferdefuhrwerke

• bis 1937: Dampfwalze 24 t

• bis 1952: Dampfwalze 40 t

• 1952 - 1985: Brückenklasse 60 nach DIN 1072

  • Reicht auch für unsere heutigen Autobahnbrücken nicht mehr aus (für Bundesstraßen aber schon) => Problem: danach ist ein Großteil der heutigen Bestandsbrücken bemessen

  • Belastungsfahrzeug mit 3 Achsen und ingesamt 600 kN auf dem 1. Fahrstreifen

  • Flächenlasten (5 kN/m² auf dem 1. Fahrstreifen, sonst nur Restfläche mit 3 kN/m²)

• 1985 - 2003: Brückenklasse 60/30

  • Reicht auch für unsere heutigen Autobahnbrücken meist aus

  • zusätzliches Belastungsfahrzeug mit 3 Achsen und ingesamt 300 kN auf dem 2. Fahrstreifen

  • gleiche Flächenlasten

• 2003 - 2012: LM 1 nach DIN-Fachbericht 101

  • Reicht auch für unsere heutigen Autobahnbrücken aus

  • Insgesamt ähnliche Belastung wie davor (nicht sicher)

  • Änderung der Belastungsfahrzeuge

    • 2 statt 3 Achsen (Tandemsystem)

    • Höhere Achslast (Gesamtlast auf dem 1. Fahrstreifen weniger, auf dem 2. etwas höher)

    • Geringere Achsabstände (1,20 m statt 1,50 m))

  • Änderung der Flächenlast

    • Viel mehr auf dem 1. Hauptfahrstreifen, etwas weniger auf den übrigen Flächen

• seit 2012: LM 1 nach DIN EN 1991, Teil 2 (Eurocode)

  • Insgesamt deutliche Laststeigerung

  • zusätzliche Tandemachse auf dem 3. Fahrstreifen

  • Erhöhung der Lasten des Tandemsystems

  • Nicht mehr nur auf dem 1. Fahrstreifen eine höhere Flächenlast und in allen anderen Bereichen eine geringe Flächenlast, sondern auch auf dem 2. Fahrstreifen eine höhere Flächenlast

  • Erhöhung der Flächenlasten

—————————————

Zusammenfassung:

• LM 1 nach DIN-Fachbericht und Brückenklasse 60/30 reichen für unsere heutigen Autobahnbrücken meist aus, Brückenklasse 60 aber nicht (für Bundesstraßen reicht auch Brückenklasse 60 aus)

• Problem: Ein Großteil unserer heutigen Brücken wurde in den 60ern und 70ern gebaut => Brückenklasse 60 => nur ein Fahrstreifen mit Einzellasten aus dem Belastungsfahrzeug => für die heutigen Standards zu wenig

• Bemessung für Brückenklasse 60

  • => 20-30 % niedrigere Bemessungsschnittgrößen

• kein Ansatz eines vertikalen Temperaturgradienten (z. B. oben wärmer als unten) bis 1979

  • => Zwangsschnittgrößen bei stat. unbest. Systemen bleiben unberücksichtigt

• planmäßig sehr geringe Betondeckung

  • => Erhöhung erst ab 1980

• keine oder nur geringe Mindestbewehrung

  • => Einführung 1966, Erhöhung 1980 und 1988

• Vollstoß der Spannglieder an Koppelfugen

  • => Nachweis Ermüdung an Koppelfugen erst seit 1977

• keine oder zu wenig Schubbewehrung

  • => Mindestschubbewehrung ab 1966

• zu geringe Mindestabmessungen

• Ankündigungsverhalten bei Spanngliedausfall

  • => Robustheitsbewehrung ab 1995

• zu geringer Materialeinsatz (Abstufung der Querschnitte)

  • => kaum Reserven

• zu dünne Bleche

  • Vergleichsspannungsnachweis erst ab 1969

  • Defizite bei den Beulnachweisen (Nachweis des knickstabähnlichen Verhaltens erst ab 1979 mit der DASt-Richtlinie 012)

  • Mindestabmessungen erst ab 1976

• teilweise nicht vollständig ausgebildete Schweißnähte

• vorzeitige Ermüdung durch hohe Auslastung

  • => Ermüdungsnachweis für Straßenbrücken erst seit 2003

• Querverbände in zu großem Abstand

• zu geringe Abmessungen der Fahrbahnplatten

• zu wenig Bewehrung in der Fahrbahnplatte

• wenig duktile Blockdübel oder Schlaufenanker

  • => Kopfbolzendübel ab 1970

• rechtmäßig errichtete bauliche Anlage bleibt rechtmäßig, auch wenn sich die Bauvorschriften ändern

• Bestandschutz erlischt nur bei wesentlichen Änderungen

• => Ist ein Problem

• Deshalb EInführung der Nachrechnungsrichtlinie => Aufhebung des Bestandsschutzes (nicht sicher)

1. Definition eines Ziellastniveaus (LM 1 nach EC (LMM genannt), LM 1 nach DIN-Fachbericht, BK 60/30, BK 60, BK 30/30) in Abhängigkeit der Verkehrsstärke und der Verkehrsart (große Entfernung, mittlere Entfernung, Ortverkehr)

   • Dabei kommt das LM 1 nach ES (LMM) gar nicht als Zielllastniveau vor, weil man das mit den Bestandsbrücken sowieso nicht hinbekommen würde

2. Statische Berechnungen nach EC/DIN-Fachbericht einschließlich Prüfung:

   1. Stufe: Nachweisführung nach DIN-Fachberichten oder nach den Eurocodes

      • wenn nicht hinkommt: 2. Stufe

      • wenn hinkommt: Nachweisklasse A (Nachweise ohne Einschränkungen eingehalten)

   2. Stufe: Nachweisführung nach DIN-Fachberichten oder nach den Eurocodes mit ergänzenden Regelungen der NRR (aufgeweichte bzw. weniger strenge Nachweisführung)

      • wenn nicht hinkommt: 3. Stufe

      • wenn hinkommt: Nachweisklasse B (Anwendung ergänzender Regelungen der NRR, aber ohne Nutzungseinschränkungen)

   3. Stufe: Messungen und Probebelastungen (Problem: teuer)

      • wenn nicht hinkommt: 4. Stufe

      • wenn hinkommt: Nachweisklasse C (einschränkende Nutzungsauflagen)

   4. Stufe: Wissenschaftliche Methoden (Sonderfall), z. B. die Anwendung der noch nicht eingeführten neuen Nachrechnungsrichtlinie

3. Absenkung des Ziellastniveaus (LM 1 → BK 60/30 → BK 60 (für Autobahnbrücken nicht zulässig))

   • Stufe 1, Stufe 2

4. Verkehrliche Nutzungsauflagen, z. B.: Lkw-Überhohlverbot, Lkw-Mindestabstand von 50 m zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gleicher Art (auch im Stau)

   • vorläufige Nutzungsdauer auf 20 Jahre beschränkt!

   • alternativ: Ertüchtigungsmaßnahmen

NRR: weiterführende Maßnahmen:

• LKW-Gewichtsbeschränkung

• LKW-Geschwindigkeitsbeschränkung

• LKW-Achslastbeschränkung

• LKW-Überholverbot

• kein genehmigungspflichtiger Schwerverkehr

• Ummarkierung von Fahrstreifen

• Sperrung und/oder Einengung von Fahrstreifen

• zusätzlicher Kennwert zur Beurteilung von Brücken (zusätzlich zur Zustandsnote im Prüfbericht)

• Abhängig vom Ziellastniveau, das man in der NRR eingerechnet bekommt

• TLI I: Ziellastniveau ohne Einschränkungen erreicht

  • Ziellastniveau:

    • Autobahnen: LM 1 (keine Anpassung möglich)

    • Bundesstraßen: BK 60/30 (Anpassung auf BK 60 möglich)

• TLI II: Tragfähigkeit liegt eine Stufe unter dem Ziellastniveau

• TLI III: Tragfähigkeit liegt zwei Stufen unter dem Ziellastniveau

  => weiterführende Untersuchungen sind bis 2035 erforderlich

• TLI IV: Tragfähigkeit liegt drei Stufen unter dem Ziellastniveau

  => weiterführende Untersuchungen sind bis 2030 erforderlich

• TLI V: Tragfähigkeit liegt mehr als drei Stufen unter dem Ziellastniveau

  => weiterführende Untersuchungen erforderlich (sofort!)

  => Nachrechnung erforderlich