DE19537583A1 - Verbundkonstruktion, insbesondere Brücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundkonstruk­ tion, insbesondere eine Brücke, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Im Brückenbau werden heute in der Regel Stahlbetonkonstruktionen eingesetzt. Diese sind jedoch in der Herstellung sehr aufwendig. So muß zuerst ein Lehr­ gerüst aus Holz erstellt werden, das die Verschalung für den Stahlbeton trägt. Danach ist der Stahlbeton zu gießen und das Lehrgerüst nach Aushärten des Betons wieder abzubauen.

Ferner liegt ein beträchtlicher Nachteil die­ ser Stahlbetonkonstruktionen darin, daß die stählernen Vorspannkabel nur sehr schlecht auf Korrosion überwacht werden können, da sie im Innern des Betons verlaufen.

Eine etwas andere Konstruktion ist in CH 683 358 beschrieben. Hier wird eine Brücke mit einer Stahlbe­ tonplatte zur Aufnahme der Fahrbahn und darunter liegen­ der Tragkonstruktion gezeigt. Die Tragkonstruktion ist ein Verbund aus großflächigen Stahlbeton- und Holzele­ menten. Eine solche Konstruktion weist nur eine geringe Tragkraft bzw. Spannweite auf, da sie relativ schwer ist und da die Holzelemente Kräfte quer zur Faser aufnehmen müssen.

Deshalb stellt sich die Aufgabe, eine Kon­ struktion der eingangs genannten Art bereitzustellen, die diese Nachteile möglichst vermeidet. Diese Aufgabe wird durch die Verbundkonstruktion und die Brücke gemäß den unabhängigen Ansprüchen erfüllt.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion weist der Tragteil also Längs- und Querträger aus Holz und Pfo­ sten aus Stahlbeton auf. Die Stahlbetonpfosten gewährlei­ sten eine gute Verbindung zwischen Stahlbetonplatte und Tragteil, ohne daß sie ein hohes Gewicht haben. Da sie aus Stahlbeton und nicht aus Holz sind, können sie in einfacher Weise spiel- bzw. schlupffrei mit dem Holz ver­ bunden werden.

Da der Tragteil aus Trägern, Pfosten und ge­ gebenenfalls Streben - vorzugsweise in Fachwerkbauweise - besteht, ist er leichter als konventionelle Konstruk­ tionen, bei welchen massive, großflächige Holz- und/oder Stahlbetonelemente verwendet werden.

Stahlzuganker können zur Verstärkung der Längsträger und insbesondere des Untergurts dienen. Dabei können sie gut zugänglich geführt werden, so daß sich deren Überwachung vereinfacht.

Wenn zur Verbindung der Holzträger unter sich und mit den Stahlbetonpfosten Paßbolzen verwendet wer­ den, die ohne genaue Positionierung in die Holzelemente eingebracht und im Beton eingegossen werden können, ver­ einfacht sich die Herstellung.

Vorzugsweise werden die Stahlzuganker bzw. die Untergurten zugfest in endseitig in Stahlbeton veran­ kert und nicht in den oberen Längsträgern. Dadurch werden Kräfte quer zu den Holzfasern vermieden und die Belast­ barkeit der Konstruktion erhöht.

Ferner ist das verwendete Holz ein umweltver­ träglicher Baustoff, dessen Anwendung auch aus wirt­ schaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft ist.

Weitere Vorteile und Anwendungen der Erfin­ dung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einer Ausführung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Brücke,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie a-a von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den unteren Teil der Brücke entlang Linie c-c von Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch den oberen Teil der Brücke entlang Linie c-c von Fig. 2 und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Ende der Längsträger.

In allen Figuren markieren Punktierungen Be­ reiche, die mit Stahlbeton gefüllt sind.

Die Figuren zeigen eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Straßenbrücke mit einer Spann­ weite von zum Beispiel 90 Metern. Wie aus Fig. 1 er­ sichtlich ist, erstreckt sich die Brücke zwischen zwei seitlichen Auflagerbereichen 1 aus Stahlbeton. Sie weist eine oben liegende Stahlbetonplatte 2 auf, die die Fahr­ bahn trägt, sowie einen Tragteil in Fachwerkbauweise, der unterhalb der Stahlbetonplatte verläuft. Der Tragteil um­ faßt Längsträger 3, 4, Querträger 5, 6 (siehe Fig. 2), Längsstreben 7 (Fig. 1) und Querstreben 8 (Fig. 2), sowie vertikale Pfosten 9. Während die Träger und Streben 3-8 aus Holz, vorzugsweise Brettschichtholz sind, be­ stehen die Pfosten 9 aus Stahlbeton. Die Längsträger sind in Untergurten 3 und Obergurten 4 unterteilt (Fig. 2).

Die Untergurte 3 verlaufen etwa entlang der gekrümmten Kurve eines durchhängenden Seils und sind im wesentlichen nur auf Zug belastet. Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird jeder Untergurt 3 durch ein doppeltes Holzprofil gebildet. Beiderseits jedes Untergurts 3 und im Innern seines Doppelprofils verlaufen Spannanker 10 aus Stahl. Jeder Spannanker 10 erstreckt sich über die ganze Brückenlänge und ist an seinen Enden in den Auflagerbereichen 1 verankert. Eine Verankerung der Spannanker 10 in den Obergurten 4 wäre weniger vorteilhaft, da dabei ungünstige Kräfte quer zur Holzfaser auftreten würden.

Die Untergurte 3 sind über untere Querträger 5 miteinander verbunden. Jeder Querträger 5 wird durch ein Doppelprofil aus Holz gebildet. In jedem Knotenpunkt zwischen den Untergurten 3 und den Querträgern 5 steht ein Stahlbetonpfosten 9. Er erstreckt sich zwischen die Doppelprofile der Untergurte 3 und der Querträger 5 und ist mit diesen über Paßbolzen 11 resp. 12 verbunden, die sich jeweils senkrecht durch das Holz-Doppelprofil und den Stahlbetonkern erstrecken. Außerhalb der Untergurte 3 ist im Bereich des Stahlbetonpfostens 9 beiderseits ein Halteteil 14 aus Holz angeordnet, welcher ebenfalls von den Paßbolzen 11 durchdrungen wird und durch welchen die Spannanker 10 geführt werden. Dieser Halteteil 14 über­ trägt einen Teil der Vertikalkräfte von den Stahlbeton­ pfosten 9 auf die Spannanker 10.

In jedem Knotenpunkt zwischen den Untergurten 3 und den Querträgern 5 sind ferner die Längsstreben 7 und Querstreben 8 befestigt, welche ebenfalls als Holz- Doppelprofile ausgebildet sind. Wie aus Fig. 3 ersicht­ lich ist, erstreckt sich ein gepunktet angedeutetes, seitliches Stahlbeton-Befestigungsglied 15 des Stahlbe­ tonpfostens 9 schräg nach oben zwischen das Doppelprofil der Längsstrebe 7. Die Längsstrebe 7 und das Befesti­ gungsglied 15 sind über Paßbolzen 13 miteinander verbun­ den. Die Doppelprofile der Querstreben 8 enden beider­ seits der Querträger 5 und sind mit diesen über einige der Paßbolzen 12 verbunden.

Oberhalb der Untergurte 3 bildet jeder Stahl­ betonpfosten 9 zwei untere Stahlbeton-Kragarme 16, die sich nach außen zwischen den Doppelprofilen der Quer­ träger 5 erstrecken. Sie bilden eine Auflage des Stahlbe­ tonpfostens 9 auf dem jeweiligen Untergurt 3, so daß höhere vertikale Kräfte aufgenommen werden können.

An ihren oberen Enden verlaufen die Stahlbe­ tonpfosten 9 zwischen den Doppelprofilen der Obergurte 4, der oberen Querträger 6, der oberen Enden der Längsstre­ ben 7 und der Querstreben 8 und sind mit diesen über Paßbolzen 21, 22 resp. 23 verbunden. Jeder Pfosten 9 bildet obere Stahlbeton-Kragarme 24, die sich in die Doppelprofile der oberen Querträger 6 erstrecken, sowie ein schräg abstehendes, oberes Stahlbeton-Befestigungs­ glied 25, das in das Doppelprofil der Längsstrebe 7 ein­ greift. Die oberen Kragarme 24 dienen als Kraftauflage für die Obergurten 4.

Jeder Stahlbetonpfosten 9 ist fest in der Stahlbetonplatte 2 verankert. Somit kann die Stahlbeton­ platte einen stärkenden Beitrag zum gesamten Fachwerk liefern. Insbesondere kann sie eine Verformung des Ober­ gurts 4 verhindern.

Beiderseits der Brücke befindet sich eine Vorhangwand 30 (siehe Fig. 2, in Fig. 1 nicht gezeigt). Diese wird von Gurten 31 gehalten und ist vorzugsweise im wesentlichen selbsttragend ausgeführt. Sie besteht zum Beispiel aus Holz- oder Aluminiumplatten. Sie schützt die Holzträger 3-8 vor Schlagregen und Sonneneinstrahlung.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch die Brücke im Auflagerbereich 1. Wie hier klar ersichtlich ist, sind die Unter- und Obergurten 3 resp. 4 über Paß­ bolzen 30 resp. 31 mit einem Trägerende 32 aus Stahlbeton verbunden. Dieses ruht auf einem Auflager 33.

Die Spannanker 10 werden durch das Trägerende 32 und weiter bis in die Stahlbetonplatte 2 geführt, wo sie mit Ankern 34 verankert sind.

Beim Bau der erfindungsgemäßen Brücke geht man vorzugsweise folgendermassen vor:
Zuerst wird das Fachwerk aus den Längsträgern (Gurten) 3 und 4, den Querträgern 5, 6, den Streben 7, 8, den Pfosten 9 und den Trägerenden 32 zusammengebaut. Dies geschieht nicht in-situ sondern z. B. in einer geeigneten Fabrikhalle. Sobald die Stahlbetonteile ausgehärtet sind, werden die Querträger 5, 6 sowie die querliegenden Streben 8 markiert und durch Entfernen der Paßbolzen abmontiert, so daß das Fachwerk in einzelne Längsträgerelemente mit je einem Untergurt 3 und einem Obergurt 4 sowie den dazwischenliegenden Pfosten 9 und Streben 7 zerfällt. Diese Längsträgerelemente werden auf die Baustelle gebracht und dort in den Auflagern eingehängt. Sodann werden die Querträger 5, 6 und deren Streben 8 wieder befestigt und somit das den Tragteil bildende Fachwerk wieder vervollständigt.

Der fertige Tragteil bildet dann das Lehr­ gerüst für die Stahlbetonplatte 2. Der Tragteil ist so dimensioniert, daß er das Gewicht der Platte 2 in nicht ausgehärtetem Zustand zu tragen vermag. Nach dem Aushär­ ten der Platte 2 wird die volle Tragfähigkeit der Brücke erreicht.

Da die Fachwerkteile in den Knotenpunkten mittels den in Stahlbeton gehaltenen Paßbolzen 11-13 resp. 21-23 verbunden werden, deren Positionierung vor dem Ausgießen der Stahlbetonpfosten 9 geschieht, wird die Montagearbeit vereinfacht. Die Montage solcher Ver­ bundteile aus Stahlbeton und Holz wird in CH 683 358 be­ schrieben.

Die Montagezeit kann durch Vorfabrikation der Holzträger verkürzt werden.

In der fertigen Brücke wirken alle großen Kräfte, die in den Holzbauteilen auftreten, längs der Faserrichtung. Die Stahlbetonpfosten gewährleisten eine satte, stabile Verbindung zwischen den Untergurten und den Obergurten bzw. der Stahlbetonplatte. Sie durchdrin­ gen jeden Knotenpunkt des Fachwerks des Tragteils. Die Stahlbetonplatte verteilt das Gewicht auf den Tragteil und wirkt plastischen Lageänderungen der Holzteile ent­ gegen.

Dank der Fachwerkbauweise aus schlanken Trä­ gern, Streben und Pfosten ist das Gewicht der Brücke gering.

Die erfindungsgemäße Brücke bietet eine wirtschaftlich vorteilhafte Alternative zur konventio­ nellen Stahlbetonbauweise.

Claims (10)

1. Längliche Verbundkonstruktion aus Holz und Stahlbeton mit einer obenliegenden Stahlbetonplatte (2) und einem unter der Stahlbetonplatte (2) angeordneten Tragteil (3-25), dadurch gekennzeichnet, daß der Trag­ teil als Fachwerk ausgebildet ist und Längs- (3, 4) und Querträger (5, 6) aus Holz aufweist, wobei die Stahlbeton­ platte (2) mittels Stahlbetonpfosten (9) mit Schnittpunk­ ten der Längs- und Querträger verbunden ist.

2. Verbundkonstruktion nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längsträger (3, 4) minde­ stens teilweise mit Stahlzugankern (10) verstärkt sind, welche den Längsträgern (3, 4) entlang laufen.

3. Verbundkonstruktion nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an beiden Enden Trägerenden (32) aus Stahlbeton aufweist und daß die Längsträger mindestens einen Untergurt (3) um­ fassen, welcher im wesentlichen Seillinienform aufweist und an beiden Enden im Bereich der Trägerenden (32) zug­ fest verankert ist.

4. Verbundkonstruktion nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Untergurt (3) mit den Stahlzugankern (10) verstärkt ist, und daß sich die Stahlzuganker (10) in die Trägerenden (32) fortsetzen.

5. Verbundkonstruktion nach einem der Ansprü­ che 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stahlbe­ tonpfosten (9) sich von der Stahlbetonplatte (2) bis zum mindestens einen Untergurt (3) erstreckt und oberhalb des Untergurts (3) mindestens einen unteren Kragarm (16) auf­ weist, der auf dem Untergurt aufliegt.

6. Verbundkonstruktion nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger mindestens einen Obergurt (4) umfassen, wel­ cher im wesentlichen unmittelbar unterhalb der Stahlbe­ tonplatte (2) verläuft.

7. Verbundkonstruktion nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonpfosten (9) un­ terhalb des mindestens einen Obergurts (4) mindestens einen oberen Kragarm (24) bilden, auf dem der Obergurt aufliegt.

8. Verbundkonstruktion nach einem der Ansprü­ che 3-5 und nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Stahlbetonpfosten (9) durch einen Schnittpunkt des Obergurts (4) mit einem der Querträger (6) und einen Schnittpunkt des Untergurts (3) mit einem der Querträger (5) erstreckt.

9. Verbundkonstruktion nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Schnittpunkt des Ober­ gurts (4) mit einem der Querträger (6) über mindestens eine Holzstrebe mit mindestens einem versetzt darunter liegenden Schnittpunkt des Untergurts (3) mit einem der Querträger (5) verbunden ist.

10. Brücke mit einer Verbundkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche.