Brückenkonstruktion. Die Erfindung betrifft eine Brüekenkon- struktion und besteht. darin, dass die Brücken tragwerke mit einer Verkleidung versehen sind, die im Querschnitt ein die am Tragwerk auftretendenWindkräfteverringerndes, strom- linienartiges Profil aufweist.. Wenn man Brückentrag%verke nach aerodynamischen Ge sichtspunkten günstig verkleidet bzw. ausbil det, wird eine Verringerung des Windwider standes auf etwa den zehnten Teil erreicht.
Dureh die fast vollständige Ausschaltung der Wirbelbildung und Vermeidung der durch die Luftkräfte oder Wirbelbildung entstehenden Schwingungen, die insbesondere bei weittra- genden Bauwerken von Bedeutung sind, wer den die statischen und dynamischen Beanspru- ehungen des Bauwerkes durch den Wind ganz erheblich herabgesetzt., so dass eine Erhöhung der Sicherheit erreicht werden kann. Gleieh- zeitig wird die Beanspruchung der Pfeiler und Fundamente verringert.
und die Standsicher heit des Bauwerkes wesentlich verbessert.
Für die Verkleidung kann Schalenbau weise vorgesehen sein. Durch die Verkleidung wird das eigentliche Tragwerk vor Witte rungseinflüssen geschützt. Wegen der glatten Flächen der Schalen ist. die Verkleidung selbst. leicht zu unterhalten und bei Wahl von nicht. korrodierendem Material auch ohne Schutzanstrich von lan -er Lebensdauer. Durch Anwendung von Schalenbauweise kann das Gewicht der Verkleidung gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung von Leichtbaustoffen sehr gering gehalten werden. In der Verklei dung können Lichtöffnungen angeordnet. sein.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung schematisch dargestell ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.. Es zeigen: Fig.1 schematisch einen Querschnitt durch eine Balkenbrücke mit Vollwandträger der bisherigen Bauart, Fig. 2 den zugehörigen Strömungsverlauf mit der charakteristischen Wirbelbildung, Fig. 3 den Querschnitt einer Brücke der Bauart gemäss der Erfindung, Fig. 4 den Strömungsverlauf bei einer derartigen Ausführung, die keine schädliche Wirbelbildung, zulässt,
Fig. 5 ein praktisches Ausführungsbeispiel in schaubildlieher Darstellung, Fig. 6 eine Seitenansicht zu Fig. 5, Fig. 7 einen Querschnitt zu Fig. 6, Fig. 8 eine Balkenträgerbrücke, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 8, Fig. 10 eine Bogenträgerbrücke,
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII in Fig. 10, Fig. 13 eine Hängebrücke und Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV in Fig. 13.
Ein augenfälliges Beispiel für das Auf treten besonders schädlicher Wirbelbildung bei der Luftströmung zeigt die bekannte Bau- art des Briiekentragwerkes aus Vollwand- Längsträgern 1 (Fig. 1 und ?), die durch Querträger 2 miteinander verbunden sind. Eine ähnliche Wirbelbildung tritt auch ein, wenn an Stelle der dargestellten oben liegen den Fahrbahn 3 eine unten liegende Fahrbahn vorgesehen wird. Ganz anders liegen die Strö mungsverhältnisse bei der Bauart, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt. ist.
An Stelle der Vollwandhauptträger 1 mit den starken Gur ten tritt eine an den Seiten in Stromlinien form gehaltene, völlig geschlossene Blech schale, die innen durch aufreehtstehende, längs angeordnete Blechwände 4, die in Ab ständen durch Querstege 5 und 5' versteift sind, die erforderliche Steifigkeit erhält. Eine zusätzliche Versteifung der als Fahr- oder Gehbahn dienenden Decke 6 erfolgt durch Unterlagen von Längsträgern 7. Die Verstei fungsbleche 4 können seitlich mit den übli chen Aussparungen zur Gewichtsverminde rung versehen sein.
Wie Fig. 4 erkennen lässt, ist der Strömungsverlauf nahezu wirbellos, da die an der W indschattenseite auftretende geringfügige Wirbelbildung praktisch nicht ins Gewicht fällt.
Der strömungstechnisch günstig ausgebil- niete Schalenkörper vermindert nach durch geführten Messungen die angreifenden Wind kräfte auf etwa 10 %. Für wehtragende Bau werke ist dies von ausschlaggebender Bedeu tung, wie vom Wind verursachte Brückenein stürze in neuerer Zeit beweisen. Dazu kommt, dass die beiden in Fig. 1 und 3 gezeigten schematischen Querschnittsformen massstäb- lieh etwa einer Brücke gleicher Belastungen entsprechen. Die strömungstechnisch günstige Bauform braucht demzufolge auch weniger Material, um die gleiche Festigkeit zu er zielen.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Balkenträgerbrücke ist in den Fig. 5 bis 7 veranschaulicht. Die Brücke zeigt im wesent lichen den oben geschilderten Aufbau ent sprechend Fig. 3 und 4, wobei ein Gesamt tragwerk aus stromlinientechniseh günstig ge stalteten flaehgedrüekten Zylinderschalen 3 entsteht, die aneinandergereiht tmd durch Ver- schweissen oder dergleichen miteinander ver bunden sind.
Der von den im Innern anäeord- neten Aussteifungswänden 4 mit den aussen liegenden halbrunden Seitenwänden gebildete Raum 9 erhält eine Geh- oder Fahrbahn 10 für Fussgänger und Radfahrer. Seitlich ange brachte Lichtöffnungen 11 erhellen den Raum. Diese Lichtöffnungen sind mit Glas, durchsieh- t.igem Kunststoff oder dergleichen abgeschlos sen, um den Strömungsverlauf an der Aussen schale nicht zu stören. Eine Decke 1.2 dient zur weiteren Versteifung einerseits der Wände 4, anderseits der Seitenteile. Unter der Geh bahn 10 und über der Decke 12 ist Platz für Installationen, Gas- und Wasserleitungen, Kabel und dergleichen mehr.
Die oben lie gende Fahrbahn 6 dient dem normalen Stra ssenverkehr mit doppelter Fahrbahn, die nach den Seiten durch ein Gitter<B>1.3</B> begrenzt wird. Das Gitter ist durehbroehen, um den Strö mungswiderstand möglichst. zu verringern. Mit 14 sind Kandelaber für die Strassenbe leuchtung bezeichnet.
Der im Innern gebildete Hohlraum kann für eine Innenfahrbahn aus-genutzt werden, beispielsweise für Schnellbahnverkehr. Es sind zwar eine Reihe von Brückenausführungen mit Mehretag@en-Fa.hrbahnen bekannt., bei keiner dieser Brücken ist indessen Schalenbauweise angewandt, derart., dass ein geschlossener In- renraum entsteht, der zur Aufnahme einer Innenfahrbahn dienen kann, während eine zweite Fahrbahn auf der Aussenfläche ange ordnet werden kann.
Die Briiekenpfeiler 15 sind geschlossen in Beton oder Stein ausgeführt und an den Seiten ebenfalls stromlinienförmig abgerun det. Die beschriebene Bauart, kann auf alle praktisch in Betracht kommenden Grundfor men der Brückenbauten Anwendung finden. Ausser der in Fig. S und 9 gezeigten Balken trägerbrücke kann auch ein Bogenträger 16 iii Sehalenbauw eise ausgeführt werden, wobei der Querschnitt an den Endpunkten des Bogens bei den Auflagerstellen 17 eine Ver breiterung der Stromlinienform erhält., wie Fig. 10 bis 12 andeuten.
Bei einer Hänge brücke nach Fig. 13 und 14 bleibt naturgemäss das eigentliche Hängewerk<B>18</B> von der Schalen bauweise unberührt, während der die Fahr bahn bildende Träger 19 die gleiche Ausfüh rung wie bei einer Balkenträgerbrücke erhält. Da das Schalentragwerk verdrehungssteif ist, besteht die Möglichkeit, Hängebrücken an nur einem Seil in der Mitte der Fahrbahn aufzuhängen, was zu ästhetisch günstigen Lö sungen führen kann und von der Fahrbahn einen ungehinderten Durchblick nach den Seiten ermöglieht.
Da die Schale ein sehr günstiges Verhält nis vom Trägheitsmoment zum Querschnitt aufweist, sind Formänderungen kleiner als bei den bisherigen Tragwerken gleicher Abmes sungen.
Gerade bei weitgespannten Konstruktionen wirkt sich der Vorteil einer Verringerung der Windbelastung, wie sie bei der beschriebenen Bauweise erzielt wird, besonders günstig aus, da die Bedeutung der Windlasten bei weit gespannten Konstruktionen ständig anwächst.
Während für die vertikalen Verkehrs lasten, wie sich auf Grtmd von Verkehrszäh lungen und statistischen Erhebungen ergeben hat, eine lückenlose Belastung einer weitge- spannten Brücke mit schweren Fahrzeugen praktisch nicht vorkommt und daher in den Berechnungsvorsehriften aller Länder auch nicht. vorgesehen ist, wird die horizontale Windbelastung - wie auch durch die übli chen Annahmen für die Berechnung vorge schrieben - stets für die ganze Brückenlänge in voller Höhe anzusetzen sein. Die Verminde rung der Windlasten auf den zehnten Teil wird sich somit auch wirtschaftlich auswir ken.
Bridge construction. The invention relates to a bridge construction and consists. in that the bridge structures are provided with a cladding that has a streamlined profile which reduces the wind forces occurring on the structure reached to about the tenth part.
Due to the almost complete elimination of vortex formation and avoidance of the vibrations caused by air forces or vortex formation, which are particularly important in long-lasting structures, the static and dynamic stresses on the structure by the wind are considerably reduced, so that an increase in security can be achieved. At the same time, the stress on the pillars and foundations is reduced.
and the stability of the structure is significantly improved.
Shell construction can be provided for the cladding. The actual supporting structure is protected from the weather by the cladding. Because of the smooth surfaces of the shells. the disguise itself. easy to maintain and if you choose not. Corrosive material with a long service life even without a protective coating. By using a shell construction, the weight of the cladding can be kept very low, if necessary with the additional use of lightweight construction materials. Light openings can be arranged in the cladding. his.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown schematically in the drawing. FIG. 1 shows a schematic cross section through a girder bridge with a solid wall girder of the previous design, FIG. 2 the associated flow course with the characteristic vortex formation, FIG the cross-section of a bridge of the type according to the invention, FIG. 4 the flow course in such an embodiment which does not allow any harmful vortex formation,
5 shows a practical embodiment in a diagrammatic representation, FIG. 6 shows a side view of FIG. 5, FIG. 7 shows a cross-section to FIG. 6, FIG. 8 shows a girder bridge, FIG. 9 shows a section along the line IX-IX in FIG. 8, Fig. 10 an arched girder bridge,
11 shows a section along line XI-XI in FIG. 10, FIG. 12 shows a section along line XII-XII in FIG. 10, FIG. 13 shows a suspension bridge and FIG. 14 shows a section along line XIV-XIV in FIG Fig. 13.
A striking example of the occurrence of particularly harmful vortex formation in the air flow is shown by the known type of bridge structure made of solid wall longitudinal members 1 (FIGS. 1 and?), Which are connected to one another by cross members 2. A similar vortex formation also occurs if, instead of the one shown above, the lane 3 is provided with a lane below. The flow conditions are completely different in the type of construction as shown in FIGS. 3 and 4. is.
Instead of the solid main beam 1 with the strong Gur th occurs a streamlined shape on the sides, completely closed sheet metal shell, the inside by upright, longitudinally arranged sheet metal walls 4, which are stiffened in Ab by crossbars 5 and 5 ', the required Maintains rigidity. An additional stiffening of the ceiling 6 serving as a roadway or pavement is carried out by supporting longitudinal members 7. The stiffening plates 4 can be laterally provided with the usual recesses for weight reduction.
As can be seen from FIG. 4, the course of the flow is almost eddy, since the slight eddy formation that occurs on the shadowy side is practically insignificant.
The riveted shell body, which has a favorable aerodynamic design, reduces the attacking wind forces to around 10% according to measurements taken. This is of crucial importance for structures with heavy loads, as has recently been demonstrated by bridge collapses caused by the wind. In addition, the two schematic cross-sectional shapes shown in FIGS. 1 and 3 correspond to the scale borrowed approximately to a bridge with the same loads. The aerodynamically favorable design therefore also needs less material in order to achieve the same strength.
A practical embodiment of a girder bridge is illustrated in FIGS. The bridge essentially shows the structure outlined above as shown in FIGS. 3 and 4, with an overall structure consisting of flattened cylinder shells 3, which are lined up and connected to one another by welding or the like.
The space 9 formed by the reinforcing walls 4 arranged on the inside with the semicircular side walls lying on the outside receives a walkway or roadway 10 for pedestrians and cyclists. Laterally attached light openings 11 illuminate the room. These light openings are sealed with glass, transparent plastic or the like so as not to disturb the course of the flow on the outer shell. A ceiling 1.2 serves to further reinforce the walls 4 on the one hand and the side parts on the other. Under the walkway 10 and above the ceiling 12 there is space for installations, gas and water pipes, cables and the like.
The lane 6 above is used for normal road traffic with a double lane, which is delimited on the sides by a grid <B> 1.3 </B>. The grid is durehbroehen to reduce the flow resistance as possible. to reduce. With 14 candelabra are designated for street lighting.
The cavity formed in the interior can be used for an inner carriageway, for example for high-speed rail traffic. A number of bridge designs with Mehretag@en-Fa.hrbahnen are known, however, none of these bridges uses a shell construction in such a way that a closed interior is created that can serve to accommodate an inner lane while a second lane can be arranged on the outer surface.
The bridge piers 15 are made of concrete or stone and are also rounded in a streamlined manner on the sides. The type of construction described can be applied to all basic forms of bridge structures that can be considered in practice. In addition to the beam girder bridge shown in Fig. S and 9, an arch girder 16 iii Sehalenbauw eise can be executed, the cross section at the end points of the arch at the support points 17 receives a Ver broadening of the streamline shape. As Fig. 10 to 12 indicate.
In the case of a suspension bridge according to FIGS. 13 and 14, the actual suspension structure naturally remains unaffected by the shell construction, while the carrier 19 forming the roadway has the same design as a girder bridge. Since the shell structure is torsionally stiff, there is the possibility of hanging suspension bridges on just one rope in the middle of the roadway, which can lead to aesthetically favorable solutions and allows an unobstructed view to the sides from the roadway.
Since the shell has a very favorable ratio of the moment of inertia to the cross section, changes in shape are smaller than in previous structures of the same dimensions.
In the case of wide-span constructions, the advantage of a reduction in the wind load, as is achieved with the construction method described, has a particularly favorable effect, since the importance of the wind loads increases continuously in widely-spanned constructions.
While for vertical traffic loads, as has been shown on the basis of traffic counts and statistical surveys, a gapless load on a wide-span bridge with heavy vehicles practically does not occur and is therefore not included in the calculation regulations of all countries. is provided, the horizontal wind load - as prescribed by the usual assumptions for the calculation - must always be applied in full for the entire length of the bridge. The reduction in wind loads to one tenth will therefore also have an economic impact.