2.2 Grundlagen des Brückenbaus

• Holz: Fuß- und Radwegbrücken

• Naturstein / Ziegel: Bogentragwerk bei Bestandsbauwerken

• Stahl: hohe Stützweiten oder außergewöhnliche Lasten

• Stahlbeton: kurzen Stützweiten, günstig, Klassisches Material bei Stütz und Trogwänden , Widerlagern, Böschungstreppen

• Spannbeton: mittlere Stützweiten, großer Anteil im Straßenbau

• Stampfbeton: Bestandspfeiler (nicht Zeitgemäß)

unechten Hängebrücke

echte Hängebrücke

Seil: Zug

Balken: Biegung

Bogen: Druck

• Balkenbrücken

• Plattenbrücken

• Plattenbalkenbrücken

• Rahmenbrücken

• Bogenbrücken

• Fachwerkbrücken

• Schrägseilbrücken

• Hängebrücken

An den Nullstellen des Momentenverlaufs

Konstruktion richtet sich nach der Nutzung (Straße, Schiene, Radweg, …) und ist abhängig von der statischen Belastung.

Stützweite entscheidet über Materialwahl.

• Das einfachste Tragwerkselement

• Günstige und einfache Herstellung (Ortbeton)

• Größere Betonmenge und Stützweiten über 20m nicht sinnvoll, wegen zeitabhängiger plastischer Verformung aus Schwinden und Kriechen

• Mindestdicke 20cm (konstruktive Vorgaben, Abstände etc.)

• Wurden aus Plattenquerschnitten entwickelt um Gewicht/ Material zu sparen

• Mit einer der häufigsten ausgeführten Brückenquerschnitten

• Schmale oder breite Stege

• Abstand Hauptträger unter 5m, dann keine Quervorspannung erforderlich

• Druckzone in der unteren Platte, Zugzone im Steg, dadurch für Spannbeton und auch für Stahlbeton gut geeignet

• Kleines Widerstandsmoment bedeutet hohe Spannungslasten infolge Verkehrslasten

• Für Brücken mit großen Stützweiten und großer Höhe

• Begehbarkeit muss gewährleistet sein (>1,90m)

• Seit den 90er Jahren mit externer Längsvorspannung, weil Probleme bei der Herstellung (Betonieren), Mischbauweise gibt es auch.

• Mischbauweise: es liegen Spannglieder mit nachträglichem Verbund in der Fahrbahnplatte und im Boden. (Zentrische Längsvorspannung)

• Exzentrische Spanngliedführung: entlang der Stege

• Ältere Brücken dieser Bauweise wurden mit nachträglichen exzentrischen Spanngliedern ertüchtigt.

• Großes Widerstandsmoment = Geringe Spannungsschwankungen im Querschnitt

Vorteile:

• Leicht kontrollierbare Spannglieder

• Spannglieder sind unter halber Verkehrslast leicht austauschbar und nachspannbar

• Nachträgliche Verstärkung bestehender Brücken möglich

Nachteile:

• Komplizierte Bewehrungsführung im Bereich der Spannlisenen der Querträger

• Hoher Vermessungsaufwand beim Einbau der Ankerkörper und Umlenkstellen

• Geringer Hebelarm der Vorspannung und dadurch keine volle Ausnutzung der statischen Höhe

Vorteile:

• Anwendung über Betriebsstrecken der Autobahnen oder über Eisenbahnstrecken Witterungsunabhängige Fertigung

• Gleichmäßige Fertigung und Betonqualität (Qualitätssicherung)

• Kein Lehrgerüst erforderlich

Nachteile:

• Transportwege

• Plätze für die Montage und Großgeräte

• Größenbeschränkung der Fertigteile auf 100 t oder 35 m x 2,50 m

• Hohe Investitionskosten im Fertigungswerk

• Bei größeren Spannweiten Anordnung der Kastenträger in größeren Abständen

• Wirtschaftlich bei mittleren Stützweiten

• Statisch: Plattenbalkenquerschnitte mit torsionssteifen Längsträgern

• Durch die Vorfertigung des Betondruckflansches wirken die Betonlasten auf den vollen Verbund.

• Die Eigengewichtsmomente werden durch den sehr steifen Verbundquerschnitt aufgenommen.

• Materialeinsparungen im Konstruktionsstahl wird erzielt (durch Aussteifung)

• Gerne bei Bahn-Brücken angewendet

• In Betonplatte einbetonierte Walzträger

• Hoher Stahlverbrauch!

• Kein Lehrgerüst oder Hilfsstützen erforderlich

Vorteile:

• Niedriges Eigengewicht

• Einsparung bei Lagerdimensionierung Schlanke Konstruktion durch geringe Konstruktionshöhe

• Eintragen einer Vorspannung durch Montageüberhöhung der Träger während der Bauzeit

Nachteile:

• Teuer in der Herstellung (Schweißarbeiten)

• Größerer Unterhaltungsaufwand durch Korrosionsschutz (außer bei WT-Stahl)

• Bei Überbauten mit mehreren Trägern und direkter Lagerung ist hohe Lageranzahl erforderlich

Vorteile:

• Hohe Festigkeit = große Spannweiten

• Großer E-Modul = hohe Biege- und Dehnfestigkeit

• Plastisches Verhalten ermöglicht Ausgleich örtlicher, konstruktiv bedingter Spannungsspitzen ohne Tragwerksversage

Nachteile:

• Festigkeitsverlust bei hohen Temperaturen (brennendes Fahrzeug/ Asphaltarbeiten)

• Anstriche bzw. Ummantelungen als Schutz notwendig (außer bei WT-Stahl)

• In der Regel werden Kastenwiderlager her gestellt.

• Bei kleineren Brücken, kann es sich auch um andere Konstruktionen handeln:

  • Zum Beispiel aus Spundwänden oder Rohrstützen Relativ neu ist das Verfahren mit bewehrter Erde (Geotextilien)

• Bei schiefwinkligen Widerlagern werden die spitzen Ecken mit Magerbeton ausgefüllt, weil dort nicht ordentlich verdichtet werden kann.

• Aufgelöste Widerlager: Auflagerbank und Fundament werden mittels Scheiben miteinander verbunden

Als statisches System können vorkommen:

• doppelt eingespannte Rahmenstiele ohne Lager oder Gelenke (Rahmenbauwerk),

• einfach eingespannte Stütze mit Lager oder Gelenk am Stützenfuß (Rahmenbauwerk),

• am Fußpunkt eingespannte Kragstütze (Normalfall)

• Pendelstütze mit Lager oder Gelenk am Stützenkopf und Stützenfuß.

Flachgründungen

• Direkte Gründung

• Bodenaustausch

• Sauberkeitsschnicht für Glatte Oberfläche

Tiefgrünungen

• Pfähle

• Abtrag Horizontallasten