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Brückenartig ausgebildete Hochstraße aus Stahlbeton oder Spannbeton
Die Erfindung betrifft eine brückenartig ausgebildete Hochstraße aus Stahlbeton
oder Spannbeton mit einer fugenlos aufgelegten bituminösen Decke und aus säulenartigen
Stützen auskragenden, durch Dehnungsfugen getrennten Fahrbahnplattenabschnitten
annähernd ,quadratischer Grundrißform, bei der im Bereich der Dehnungsfugen Mittel
angeordnet sind, welche die über die Bauwerksfuge durchgehende bituminöse Decke
auf eine so lange Strecke von den unter ihr liegenden Fahrbahnplattenabschnitten
trennen, daß sie die Längenänderungen der Fahrbahnplattenabschnitte ohne Rißbildung
aufzunehmen vermag.
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Durch die deutsche Patentschrift 1030 853 ist eine brückenartige Hochstraße
bekanntgeworden, bei der jeweils aus einer mittigen säulenartigen Stütze frei auskragende
Fahrbahnplattenabschnitte unmittelbar aneinandergereiht sind. Jeder Fahrbahnplattenabschnitt
ist in vier zusammenhängende, quadratische Teilstücke unterteilt, die nach Art flacher,
auf die Spitze gestellter Pyramiden ausgebildet sind, welche mit- ihrem Mittelpunkt
auf diagonal aus der säulenartigen Stütze auskragenden rippenartigen Balken aufliegen.
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Diese Hochstraße hat den Vorteil, daß die Fahrbahnabschnitte unabhängig
voneinander gelagert sind und an Stelle einer großen Anzahl Einzelstützen jeweils
nur eine mittige Stütze im Schwerpunkt eines jeden Fahrbahnplattenabschnitts angeordnet
ist.
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Nachteilig ist hingegen, daß infolge der statischen Besonderheit der
Hochstraße sämtliche Lasten durch Auskragung getragen werden, so daß der Querschnitt
am Anschnitt der Stütze eine verhältnismäßig große Bauhöhe erhalten muß. Das wirkt
sich gerade bei innerstädtischen Hochstraßen, die, um die Auf- und Abfahrtsrampen
kurz zu halten, in geringer Höhe über dem Gelände angeordnet werden, nachteilig
auf den Verkehr in Geländeoberfläche aus, da dieser infolge der großen Bauhöhe nicht
bis an die Stützen herangeführt werden kann. Ein weiterer Nachteil ist die verhältnismäßig
große Anzahl Dehnungsfugen. Die Stützenabstände sind durch die mögliche Ausladung
der Fahrbahnplattenabschnitte bestimmt. Dadurch sind auch die Abstände der Querfugen
festgelegt. Sie liegen bei Tragwerken dieser Art in der Größenordnung von 30 m.
Die an den Dehnungsfugen angeordneten Abdeckvorrichtungen stellen einen schwachen
Punkt dar, da der Fahrbahnbelag an dieser Stelle unterbrochen ist und die meist
aus Stahl bestehende Abdeckvorrichtung, abgesehen von ihrer störenden Wirkung auf
den Verkehr, dem Verschleiß unterliegt und eine ständige Pflege erfordert. Es ist
nun schon der Vorschlag bekanntgeworden (deutsche Patentschrift 971875), zur fugenlosen
Ausbildung der bituminösen Decke von Verkehrswegen, die aus Unterbeton mit aufgelegter
bituminöser Decke bestehen, dem Unterbeton eine Feldunterteilung in solcher Größe
zu geben, daß die Temperaturdehnung der Unterbetonfelder nicht größer wird, als
die aufgelegte bituminöse Decke ohne Rißbildung zuläßt. Um die Längenänderungen
des Betons auch bei großen Unterbetonfeldern nicht größer werden zu lassen, als
die Plastizität der bituminösen Decke ohne Rißbildung zuläßt, wird nach der deutschen
Auslegeschrift 1080135 zwischen der bituminösen Decke und dem Unterbeton im Fugenbereich
eine Gleitschicht angeordnet, welche die frei dehnbare Länge der bituminösen Decke
im Bereich der Feldergrenzen vergrößert. Die Anwendung dieser Maßnahme bei einer
brückenartigen Hochstraße nach der deutschen Patentschrift 1030 853 setzt eine engere
Querfugenanordnung und damit engere Stützenabstände und kleinere Fahrbahnplattenabschnitte
voraus. Trotzdem müßte wegen der Größe der zu erwartenden Dehnungen mit einem Reißen
der Decke gerechnet werden, da nicht sicher gewährleistet ist, daß sich die Dehnung
beim Öffnen der Fuge gleichmäßig über die gesamte Länge der Gleitschicht auf den
Belag verteilt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Hochstraße
zu schaffen, bei der unter Vermeidung einer zu engen Fugenteilung eine Rißbildung
in der fugenlos aufgelegten Decke verhindert und die große Bauhöhe im Bereich der
Unterstützungen herabgesetzt wird, ohne daß die Vorteile eingebüßt werden, die vor
allem in der statisch günstigen Pilzform mit den mittigen Unterstützungen
liegen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den aus den Stützen auskragenden
Fahrbahnplattenabschnitten als Einhängeträger ausgebildete Fahrbahnplattenabschnitte
angeordnet sind und daß die durch die Dehnungsfuge getrennten Fahrbahnplattenabschnitte
jeweils durch elastisch nachgiebige, bei jeder Fugenbreite unter Zugspannung stehende
Zugglieder verbunden sind, deren der Längenänderung der Fahrbahnplattenabschnitte
umgekehrt proportionale gesamte Längenänderung auf die Fugen zwischen einer Anzahl
von parallel zur Dehnungsfuge mit Abstand voneinander angeordneten und mit den Zuggliedern
fest verbundenen, beweglich gelagerten Baugliedern übertragen wird.
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Durch die Anordnung eines Einhängeträgers zwischen je zwei auskragenden
Fahrbahnplattenabschnitten gelingt es, bei gleicher Spannweite die negativen Momente
im Bereich der Stützen gegenüber der bekannten Ausbildung erheblich zu verkleinern,
so daß die Bauhöhe des Tragwerks geringer gehalten werden kann. Die Höhe des Einhängeträgers
beträgt z. B. nur etwa ein Fünfundzwanzigstel seiner bzw. ein Fünfzigstel der Spannweite
der Hochstraße. Diese geringe Höhe, die kaum halb so groß ist wie diejenige der
schlanksten Brückenträger aus Spannbeton, ist auf etwa fünf Achtel der Spannweite,
nämlich bis zum Anschluß an dem auskragenden Fahrbahnplattenabschnitt, vorhanden.
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Die durch Verwendung von Einhängeträgern erzielte geringe Bauhöhe
wirkt sich bei der Planung städtischer Hochstraßen vor allem deswegen günstig aus,
weil der Abstand der oberen und der unteren Straßenebene auf ein Mindestmaß gebracht
wird. Entsprechend diesem Abstand verringern -sich auch die Längen und Höhen der
die beiden Fahrbahnebenen verbindenden Rampenstrecken und deren Konstruktion. Die
Säulen, die im Fundament und im Pilzkopf eingespannt sind, können mit dem geringsten
statisch erforderlichen Querschnitt ausgeführt werden, da kein Platz für Lager benötigt
wird. Dadurch wird die untere Straßenebene weitgehend für beliebig zur Hochstraße
verlaufende Straßenführungen frei.
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Die Anordnung der an sich bekannten Einhängeträger, die gegenüber
der bekannten Hochstraße eine doppelt so große Anzahl Querfugen bedingen, konnte
erst verwirklicht werden durch die angegebene Ausbildung der Fugen, die es erlaubt,
die bituminöse Decke ohne Rißgefahr über die ganze Hochstraßenlänge fugenlos auszubilden.
Dies beruht darauf, daß bei der vorgeschlagenen Dehnungsfugenausbildung, welche
einen Zusammenhang zwischen den Stützen und den Einhängeträgern schafft, bei jeder
beliebigen Öffnung der Fuge zwischen den Tragwerksteilen der gesamte Dehnungsweg
auf die Einzelfugen zwischen den auf die Zugglieder aufgefädelten Baugliedern verteilt
wird.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß in einer Ausklinkung
des einen Fahrbahnplattenabschnitts beweglich gelagerte, quer zu ihrer Längsachse
durchlochte Betonfertigbauteilbalken angeordnet sind, welche auf die Zugglieder
bildende Spannglieder aufgefädelt und mit diesen durch eingepreßten Zementmörtel
verbunden sind.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt in Längsrichtung der Hochstraße, F
i g. 2 die Druntersicht, F i g. 3 einen Querschnitt in der Ebene III-111 der F i
g. 1 und F i g. 4 die Fugenausbildung in vergrößertem Maßstab.
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Die Hochstraße besteht unter anderem aus im Abstand der zu überbrückenden
Spannweite angeordneten Stützen 1, die oben in pilzartige Fahrbahnplattenabschnitte
2 auslaufen. Die Zwischenräume zwischen den Fahrbahnplattenabschnitten sind durch
plattenartige Einhängeträger 3 überbrückt, die in bekannter Weise auf aus den Fahrbahnplattenabschnitten
2 auskragenden Konsolen 4 auf Gleitlagern 5 aufliegen. Die Dehnungsfuge 6 nimmt
die Längenänderungen infolge von Temperaturunterschieden auf. Die Einhängeträger
können im Bereich der Richtungsfahrbahnen verstärkt ausgebildet sein. Die Spannweite
der Einhängeträger 3 beträgt etwa eine halbe Stützenentfernung. Bei einem Stützenabstand
von 30 m ist die Spannweite des Einhängeträgers also etwa 15 m.
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Die Gleichschaltung der Bewegung der Gleitlager 5 wird durch in dem
jeweils die Fuge begrenzenden Fahrbahnplattenabschnitt 2 und Einhängeträger 3 verankerte
Zugglieder 7 erreicht. Diese Zugglieder, die zweckmäßigerweise aus Spannstäben aus
hochwertigem Stahl, z. B. St 125/140, bestehen und deren Länge etwa ein Zehntel
der Bauwerkslänge beträgt, erleiden bei Temperaturänderungen eine zehnmal so große
Dehnung wie der Beton des Bauwerks, nämlich 5 mm/m. Das entspricht einer Spannungsdifferenz
von 10 400 kp/cm2. Die Zugglieder werden deshalb so eingebaut, daß sie bei Temperaturminimum,
also bei größter Öffnung der Fuge, mit etwa 11400 kp/cm2 und bei Temperaturmaximum
noch immer mit etwa 1000 kp/cm2 auf Zug beansprucht sind. Die Verankerung der Zugglieder
kann beliebig gewählt werden; sie sind beispielsweise an den Verankerungen der Spannglieder
des Tragwerks mittels Vermuffung angeschlossen.
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Zum gleichmäßigen Verteilen der Änderungen der Fugenbreite auf eine
größere Anzahl entsprechend kleinerer Fugen sind auf die in den beiden Fahrbahnabschnitten
verankerten Zugglieder 7 quer zur Txagwerkslängsrichtung angeordnete Betonfertigbalken
8 aufgefädelt, die in einer Ausklinkung unter dem Fahrbahnbelag 9 der Tragkonstruktion
liegen. Die Betonfertigbalken 8 sind, um ein exaktes Öffnen und Schließen der zwischen
ihnen angeordneten Fugen zu erreichen, durch Asbestzementplatten 10 - oder ein ähnliches
Material voneinander getrennt und nach Fertigstellung der gesamten Fugenausbildung
mit den Zuggliedern 7, z. B. durch Verpressen der Hohlräume mit Zementleim, in Verbund
gebracht. Sie liegen zur Erhaltung ihrer Beweglichkeit auf einer Sandbettung 11
auf.
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Bei Temperaturabfall, also bei einem Zusammenziehen des Tragwerks,
öffnet sich die Dehnungsfuge 6, wodurch sich die in den beiden sich voneinander
entfernenden Fahrbahnabschnitten verankerten Zugglieder 7 dehnen. Infolge des Verbunds
teilt sich diese Dehnung den auf den Zuggliedern befestigten Betonfertigbalken 8
mit, so daß der Gesamtbetrag der Fugenvergrößerung sich gleichmäßig auf die mit
den Asbestzementplatten 10 ausgefüllten Fugen zwischen den Betonfertigbalken 8 aufteilt.
Die Anzahl dieser Fugen und die Länge der gesamten Fugenausbildung muß so auf die
Gesamtlänge der
Hochstraße abgestimmt sein, daß die einzelnen Fugen
sich nicht weiter als 0,75 mm öffnen, eine Breite, die der bituminöse Fahrbahnbelag
9 ohne weiteres rißfrei mitmachen kann.