Balkenbrücke

• einfeldrig:

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

• mehrfeldrig:

  • (Stützeweite 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

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

• Nachteile:

  • kaum als Eisenbahnbrücke wegen des verformungsweichen Tragsystems

  • nicht geeignet bei kleinen Radien

  • 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.

  • 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)

• Massivbrücken (Stahlbeton oder Spannbetonbrücken)

• Stahlbrücken

• Verbundbrücken

• Holzbrücken

• 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

• Erläuterungsbericht

• Übersichtskarte zur Baumaßnahme

• Kostenberechnung

• Baugrundgutachten mit geotechnischen Untersuchungen

• Entwurfszeichnungen

• Entwurfsstatik

• 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.

• 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

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

• Wichte Fahrbahnbelag 25 kN/m³

• 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 Ko,bi 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

• 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

      • mit oder ohne Verkehr (Höhe Verkehrsband 2 m)

• 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

  • 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: Überschneiduung der Verteilungsfläche der Einzellasten im blau markierten Bereich

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

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

    

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

• 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 Kombinationbeiwerte gibt.)

GZT (STR/GEO):

• Teilsicherheitsbeiwert Gamma für ständige Einwirkungen:

  • ungüsntig: 1,35

  • günstig: 1,5

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

    • ungüsntig: 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

• 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

Hohlplattenbrücken nach RE-ING nicht zulässig. Probleme:

• Dichtheit

• Aufschwimmen der Hohlkörper

• Verdichtungsmängel unter den Hohlkörpern

Vorteile:

Nachteile:

Angaben aus der Vorlesung

• ab ca. 15 vorspannen

• max. ca. 20 m, auch mit Vorspannung

50 bis 100 cm

• zweiseitig gelenkig gelagerter Einfeldträger

• beidseitig eingespannter Einfeldträger (Rahmenbrücken)

• Durchlaufträger (Mehrfeldplatte)

• Linienlager (Betongelenk, Einspannung bei Rahmenbrücken)

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

• 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)

• 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)

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

• Allg. Lastabtrag mehr über die stumpfen Ecken

  

• Schiefe ab 75° vernachlässigbar

• Schiefe von 30° bis 75° technisch möglich

• schmale Platte:

  

• breite Platte:

  

  Widerspruch klären: Laut Skirpt, S. 76 Hauptmomente nahezu senkrecht zu den Lagerungsrändern, laut Mitrschrift 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 => mehr Lastabtrag über die stumpfen Ecken

    • Nachgiebigkeit der Lager (starr / weich)

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