DE102005063173A1

DE102005063173A1 - Brückenbauwerk

Info

Publication number: DE102005063173A1
Application number: DE200510063173
Authority: DE
Inventors: Andreas Wolfram; Peter Ignaz Kirsten; Roland Alfred Beck; Birgit Sieler; Bernd Sporleder; Felix Ihlefeld; Peter Machner; Marc Klatecki
Original assignee: Universitaet Kassel
Current assignee: Universitaet Kassel
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-07-12
Also published as: WO2007076734A1; EP1969188A1; EP1969188B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brückenbauwerk (1), mit einer Tragstruktur (20) mit in etwa dreieckförmiger Querschnittsform, wobei die winklig zur Horizontalen verlaufenden Katheten (22, 23) der dreieckförmigen Querschnittsform in Längsrichtung des Brückenbauwerks (1) als Stützschalen ausgebildet sind, die in Richtung auf die horizontal verlaufende Kathete (21) gewölbt ausgebildet sind, wobei diese horizontal verlaufende Kathete (21) das Deck des Brückenbauwerks (1) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brückenbauwerk.

Brückenbauwerke sind in den vielfältigsten Ausgestaltungen bekannt. So ist beispielsweise aus der US 5,231,931 ein Brückenbauwerk bekannt, das auf Pfeilern ruht, wobei die Tragstruktur dieses Brückenbauwerkes im Querschnitt kastenförmig ausgebildet ist. Die kastenförmige Struktur ist hierbei in etwa trapezförmig gehalten, wobei die Schenkel dieser trapezförmigen Tragstruktur in Richtung auf den Pfeiler aufeinander zulaufend ausgebildet sind. Die Oberseite der kastenförmige Tragstruktur bildet das Deck, das beispielsweise die Straße oder auch Schienen aufnimmt.

Darüber hinaus ist aus dieser Literaturstelle eine konstruktive Lösung für eine Tragstruktur eines Brückbauwerkes bekannt, wobei diese Tragstruktur im Querschnitt zwei Streben aufweist, die jeweils in einem relativ gesehen flachen Winkel auf das die Zentrallast aufnehmende Deck zulaufen und mit dem Deck eine strukturelle Einheit bilden. Im Fußbereich der Streben ist ein vertikal ausgerichtetes rechteckförmiges Profil vorgesehen, dass die Streben einerseits und das Deck andererseits verbindet, und darüber hinaus das Deck überragt. Am oberen Ende weist dieses Profil einen horizontal verlaufenden Schenkel auf, wobei ein solcher Schenkel sein Gegenstück im Bereich des Fußbereiches der Streben aufweist, so dass sich ein vom Grundsatz her im Querschnitt Doppel-T-förmiges Profil ergibt. Dieses zentrische Profil, das vom Querschnitt her nach Art eines Doppel-T-Profils ausgebildet ist, dient bei dieser Tragkonstruktion nach dem Stand der Technik als das Element, das im Wesentlichen die gesamte Last aufnimmt und in die Stützen oder Pfeiler ableitet. Die Richtung auf das Deck zulaufenden Streben dienen der Lastverteilung, der in das Deck eingeleiteten Flächenkräfte. Das heißt, die primäre Tragstruktur zur Lastaufnahme wird im Wesentlichen gebildet durch das im Querschnitt Doppel-T-förmige senkrechtstehende Profil. Der Kern einer solchen Brückenkonstruktion ist somit eine zentrale Trageinheit, die im Wesentlichen sämtliche einwirkenden Kräfte aufnimmt.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht nun darin, eine Tragstruktur für ein Brückenbauwerk bereitzustellen, das sich im Gegensatz im Stand der Technik nicht durch eine zentrale Tragkonstruktion auszeichnet, wie in dem Stand der Technik gemäß der US-Patentschrift 5,231,931 beschriebenen, sondern eine Tragstruktur bereitzustellen, bei der die gesamte Tragstruktur trägt, d. h. im Wesentlichen die auf ein solches Brückenbauwerk einwirkenden Kräfte gleichmäßig durch die Tragstruktur aufnimmt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tragstruktur mit in etwa dreieckförmiger Querschnittsform gelöst, wobei die winklig zur Horizontalen verlaufenden Katheten der dreieckförmigen Querschnittsform in Längsrichtung des Brückenbauwerks als Stützschalen ausgebildet sind, die in Richtung auf die horizontal verlaufende Kathete gewölbt ausgebildet sind, wobei diese horizontal verlaufende Kathete das Deck des Brückenbauwerkes bildet. Die gefundene Konstruktion zeichnet sich demzufolge dadurch aus, dass die Konstruktion als Ganzes gleichmäßig der Kraftaufnahme dient. Insofern besteht die Möglichkeit, eine solche Konstruktion als Brückenbauwerk schlanker zu gestalten und auch größere Spannweiten zu überbrücken.

Insbesondere in Verbindung mit einem hochfesten Beton, wie er beispielsweise aus der DE 103 32 491 A1 bekannt ist, wird die Möglichkeit eröffnet, ein Brückenbauwerk der eingangs genannten Art bereitzustellen, dass sich durch eine geradezu grazile Bauweise bei langen Spannweiten auszeichnet. Das heißt, für die Verwirklichung der gefundenen Konstruktion ist die Verwendung dieses aus der DE 103 32 491 A1 bekannten Betons besonders vorteilhaft, aber auch mit anderen Materialien, z. B. Stahl, Kunststoff und Glas möglich.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

So ist insbesondere vorgesehen, dass die Kathete im Bereich der Seitenflanke des Brückenbauwerkes, also die Stützschalen, mit der horizontal verlaufenden Kathete, also dem Deck, ineinanderlaufend eine nach unten gerichtete Tragleiste bildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Tragleiste oder auch flügelförmiger Fortsatz das Widerstandsmoment eines solchen Brückenbauwerkes gegen Durchbiegung erheblich vergrößert. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Tragleiste mit der jeweiligen Stützschale ein sogenanntes Schalenbauwerk bildet, d. h. die Wölbung der Stützschale setzt sich bis in die Tragleiste fort, so dass bei Belastung der Tragstruktur eines solchen Brückenbauwerkes für die Aufnahme der Kräfte sowohl die dreieckförmige Tragstruktur als auch die zuvor beschriebenen Tragleisten mit herangezogen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tragleiste sich in ihrer Höhe über das Deck erstreckt. Hieraus wird deutlich, dass in einem solchen Fall die Tragkonstruktion im Querschnitt das Aussehen eines liegenden Doppel-T-Profiles hat, wobei der Steg eines solchen Doppel-T-Profiles die bereits zuvor beschriebene dreieckförmige Tragstruktur aufweist. Es hat sich durch Berechnung herausgestellt, dass ein derartiges Brückenbauwerk, insbesondere in Verbindung mit einem Beton gemäß der DE 103 32 491 eine erhöhte Lastaufnahme ermöglicht bei gleichzeitig großen Spannweiten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass im Flankenbereich des Brückenbauwerks Mittel zum Vorspannen des Brückenbauwerkes vorgesehen sind. Durch die Spannmittel in dem Brückenbauwerk wird das Brückenbauwerk auf Druck vorgespannt, wobei die Spannmittel beispielsweise Drahtseile sein können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Brückenbauwerk im Bereich der Stützschalen in Längsrichtung des Brückenbauwerkes gewölbt ausgebildet, so dass sich eine Wölbung der Stützschalen sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung ergibt. Durch die Wölbung in Längsrichtung wird insbesondere die Tragfähigkeit eines solchen Brückenbauwerkes weiterhin erhöht. Insbesondere kann die Wölbung in Längsrichtung derart sein, dass durch die Wölbung Stützpfeiler gebildet werden, d. h., dass die Wölbung in Stützpfeiler übergeht.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert;
1 zeigt ein derartiges Brückenbauwerk in perspektivischer Darstellung;
2 zeigt in zwei Ansichten A und B ein Brückenbauwerk gemäß der Erfindung, wobei in Längsrichtung des Brückenbauwerkes die Ausbildung von Stützpfeilern erkennbar ist.
Das insgesamt mit 1 bezeichnete Brückenbauwerk umfasst eine im Wesentlichen dreieckförmige Tragstruktur 20, mit den seitlich an der Tragstruktur als Teil der Tragstruktur angeordneten Tragleisten 30. Die dreieckförmige Tragstruktur umfasst das Deck 21, sowie die beiden Stützschalen 22 und 23, die in Verbindung mit dem Deck ein Dreieck bilden. Wesentlich hierbei ist, dass die Stützschalen 22 und 23 mit ihren Wölbungen sich bis in die seitlichen Tragleisten 30 fortsetzen. Wesentlich ist darüber hinaus, dass das Verhältnis der Breite des Dreiecks und der Höhe der dreieckförmigen Tragstruktur, sowie der Höhe der dreieckförmigen Tragstruktur und der Höhe der nach unten gerichteten Tragleiste variabel sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Ausrichtung der Tragleiste relativ zum Deck im nahezu rechten Winkel erfolgen kann, wie dies aus der Darstellung gemäß 1 bzw. auch gemäß 2 entnehmbar ist. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, den Winkel α zwischen Tragleiste und Deck zu vermindern, wobei schlussendlich die Stellung der Tragleiste abhängig ist von den seitlich auf das Brückenbauwerk einwirkenden Kräften, und hier insbesondere den einwirkenden Windkräften.
Wie bereits an anderer Stelle erläutert, sind die Stützschalen 22, 23 gewölbt ausgebildet, und zwar in Richtung auf das Deck 21 gewölbt ausgebildet. Wichtig ist, dass im Bereich der Seitenflanken (Pfeil 25) sowohl das Deck 21 als auch die Stützschalen 22 und 23 ineinanderlaufend zusammen mit der jeweiligen Tragleiste ein Schalenbauwerk bilden, d. h., die Wölbung der jeweiligen Stützschale 22, 23 setzt sich bis in die jeweiligen Tragleiste 30 fort.
Da Betonbauwerke Druckbelastungen in der Lage sind standzuhalten, jedoch nur begrenzt in der Lage sind, Zugspannungen aufzunehmen, ist bekannt, derartige Betonbauwerke auf Druck vorzuspannen. Insofern sind einerseits im Bereich der Tragleisten entsprechende Spannmittel 40, beispielsweise in Form von Drahtseilen vorgesehen.
Wie sich insbesondere aus 2 ergibt, sind die Stützschalen nicht nur quer zur Längsachse gewölbt ausgebildet, sondern können auch in Längsrichtung gewölbt ausgebildet sein, so dass die Wölbung der Stützschalen 22 und 23 sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung erfolgt. Insbesondere kann die Wölbung in Längsrichtung derart gestaltet sein, dass diese Wölbung in entsprechende Stützpfeiler 60 übergeht.

Claims

Brückenbauwerk (1), gekennzeichnet durch eine Tragstruktur (20) mit in etwa dreieckförmiger Querschnittform, wobei die winklig zur Horizontalen verlaufenden Katheten (22, 23) der dreieckförmigen Querschnittsform in Längsrichtung des Brückenbauwerks (1) als Stützschalen ausgebildet sind, die in Richtung auf die horizontal verlaufende Kathete (21) gewölbt ausgebildet sind, wobei diese horizontal verlaufende Kathete (21) das Deck des Brückenbauwerks (1) bildet.
Brückenbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kathete (22, 23) im Bereich der Seitenflanke des Brückenbauwerks, also die jeweilige Stützschale, mit der horizontal verlaufenden Kathete (21) ineinanderlaufend eine nach unten gerichtete Tragleiste (30) bildet.
Brückenbauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragleiste (30) mit der jeweiligen Kathete (22, 23) ein Schalenbauwerk bildet.
Brückenbauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragleiste (30) sich in ihrer Höhe über das Deck (21) erstreckt.
Brückenbauwerk nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass im Flankenbereich des Brückenbauwerkes (1) Mittel (40) zum Vorspannen des Brückenbauwerkes (1) vorgesehen sein können.
Brückenbauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass das Brückenbauwerk (1) durch die Spannmittel (40) auf Druck vorgespannt ist.
Brückenbauwerk nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Brückenbauwerk (1) im Bereich der Stützschalen (22, 23) in Längsrichtung des Brückenbauwerkes gewölbt ausgebildet ist.
Brückenbauwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung in Längsrichtung derart ist, dass durch die Wölbung Stützpfeiler (60) gebildet werden.