DE3508437C2 - Aus einzelnen Segmenten gebildete, zerlegbare Fachwerkbrücke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus einzelnen Segmenten gebildete, zerlegbare Fachwerkbrücke zum Überwinden topographischer Hindernisse mit einer von mehreren Fachwerken unterstützten Fahrbahn.

Es gibt verschiedene Brückenarten und insbesondere Fachwerkbrücken. Diese bestehen aus einem Untergurt in Form von geradlinigen Metallelementen wie Trägern, Profilen usw. und einer Fahrbahn. Der Untergurt und die befahrbare Fläche sind über zwei Randfachwerke miteinander verbunden.

Die Randfachwerke bestehen aus schräg verlaufenden Me­ tallelementen, die sich entlang der ganzen Brücke wie­ derholen und deren Enden zum einen mit der befahrbaren Fläche bzw. der Fahrbahn und zum anderen mit dem ge­ radlinigen Untergurt durch Schweißen, Vernieten, Ver­ schrauben oder auf anderem Wege fest verbunden sind und so dem Ganzen die notwendige Stabilität verschaf­ fen.

Diese Technik wird auch bei verschiedenen Straßen- und Eisenbahnbrücken-Bauwerken angewandt. Aus Sicherheits­ gründen, die von dem Verwendungszweck der Bauwerke herrühren, werden sie unter Anwendung der folgenden Prinzipien gebaut.

Die Leichtigkeit bzw. ein geringes Eigengewicht ist keinesfalls ein Vorteil für diese Ausführungsform einer Brücke, und zwar deswegen, weil diese Bauwerke stationär und nicht mobil sind. Man ermittelt aller­ dings die maximale Haltbarkeit, welche die starren Verbindungsstellen bei dieser Ausführungsart beim ge­ ringsten Durchhängen der Brücke bringen können.

Die starren Fachwerke führen dazu, daß man im Hinblick auf die vorgesehen Belastung schwere Brücken baut, die einzig und allein als stationäre Bauwerke Verwendung finden.

Es existieren übrigens auch Leichtbauweisen in Mehr­ fach-Fachwerk, das mit äußeren Armierungen fest ver­ bunden ist. Bei dieser Bauweise sind die äußeren Ar­ mierungen längs der beiden oder aller Seitenflächen durch Randfachwerke untereinander verbunden. Diese äußere starre Verbindung wird durch ein Dreieck-Fach­ werk ergänzt, das sich in den aufeinanderfolgenden Querebenen wiederholt und auf diese Weise das Innen­ tragwerk oder die Innenfachwerke bildet.

Die Fachwerkelemente sind in diesem Falle auch fest mit den Armierungen verbunden, und zwar über ihre En­ den, um so eine kompakte und starre Einheit zu bekom­ men, die nur ein geringes, mit der Nominalbelastung in der Transversale verbundenes Durchbiegen zuläßt.

Dieser Art von Bauweise begegnet man hauptsächlich bei Metallkonstruktionen und bei Hebezeugen für das Bauge­ werbe wie z. B. bei Kränen, deren Turm und Ausleger so gebaut sind, daß sie beträchtliche Lasten tragen kön­ nen, ohne merkliche Verformungen aufzuweisen.

Allerdings führen auf diesem Gebiet die technischen Zwänge dazu, daß man Tragegerüste mit geringer Verfor­ mung wählt. Dieses Dreieck-Fachwerk verschafft die ge­ forderte Starrheit bzw. Stabilität, wobei es sich durchaus eine gewisse Elastizität bewahrt, aufgrund derer eine kurzzeitige Überbelastung zulässig ist.

Aus der DE-AS 12 46 008 ist eine Fachwerkbrücke be­ kannt, bei der die Fachwerke an Knotenbleche ange­ schlossen sind.

Allerdings ergibt sich durch die Verwendung von Kno­ tenblechen der Nachteil, daß keinerlei Querkräfte, al­ so Kräfte quer zur Fahrbahn der Brücke, aufgenommen werden können, so daß sämtliche auftretenden Querkräf­ te vom längsverlaufenden Fachwerk voll aufgenommen werden müssen. Somit müssen die einzelnen Gurte und Stäbe des Fachwerkes entsprechend stabil ausgeführt sein, d. h. mit entsprechenden Querschnitten und/oder geeigneten Werkstoffen, beispielsweise Stahl, so daß die aus der genannten Auslegeschrift bekannte Fach­ werkbrücke ein verhältnismäßig hohes Eigengewicht auf­ weist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, eine Fachwerkbrücke vorzusehen, die bei einem möglichst geringen Eigengewicht eine möglichst hohe Tragfähigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der zerlegba­ ren Fachwerkbrücke zum überwinden topographischer Hin­ dernisse weist dieselbe bei einem relativ geringen Ei­ gengewicht eine hohe Tragfähigkeit auf.

Diese hohe Tragfähigkeit resultiert insbesondere aus den unter der Fahrbahn angeordneten Querverstärkungs­ trägern, welche auch Kräfte quer zur Fahrbahn aufneh­ men können, so daß im Gegensatz zum Stand der Technik sämtliche Bauteile mit verhältnismäßig geringen Quer­ schnitten gefertigt sein können.

Eine ausreichende Stabilität der zerlegbaren Fachwerk­ brücke ist durch die zwei Randfachwerke und die zwei Mittelfachwerke gegeben, die erfindungsgemäß angeord­ net sind.

Ein nach der erfindungsgemäßen Anordnung verwirklich­ tes Bauwerk hat die folgenden technischen Daten er­ bracht: Durchhang von ungefähr 600 mm bei einer Reich­ weite von 30 m und einer Belastung von 30 Tonnen bei einem Gesamteigengewicht, das 4 Tonnen nicht über­ steigt. Die Suche nach einer Gewichtsersparnis hat den Erfinder, von einer Lianenbrücke inspiriert, auf eine elastische Konstruktion gebracht, welche eine Tragfä­ higkeit aufweist, die mit Sicherheit für das beträcht­ liche Gewicht eines Panzerfahrzeugs ausreichend ist, eine Tragfähigkeit, die mit einer außerordentlichen Elastizität verbunden ist, und die es wiederum er­ laubt, die Brücke im freien Vorbau aufzustellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig darge­ stellten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen zerlegbaren Fachwerkbrücke, und zwar in einer Mischung aus Grundriß und perspektivischer Darstellung,

Fig. 2a und 2b zeigen Teilsegmente mit den Verbindungsmög­ lichkeiten zwischen zwei Segmenten und den Be­ ginn des Teilsegmentes mit den Doppelstreben,

Fig. 3 zeigt perspektivisch ein Teilsegment mit den verschiedenen Verbindungslaschen auf der Höhe einer Querverstärkungsstrebe,

Fig. 4, 5, 6 zeigen Querschnitte bei drei verschiedenen Hö­ henniveaus der erfindungsgemäßen Fachwerk­ brücke; einen im mittleren Segment, die beiden letzten in den Endsegmenten; sie zeigen die Abstände der im mittleren Bereich befindlichen Abstützpunkte mit Verringerung der Neigung.

Nachstehend wird eine Ausführung der aus einzelnen Segmenten gebildeten, zerlegbaren Fachwerkbrücke mit drei Segmenten beschrieben, von denen zwei ein Gefälle aufweisen und ein Segment, das mittlere, eine horizon­ tale befahrbare Fläche bzw. Fahrbahn hat. Es versteht sich von selbst, daß diese Besonderheit keinen ein­ schränkenden Charakter hat und eine Ausführung mit zwei Segmenten ebenfalls unter den Schutzumfang der Patentansprüche fällt.

Die Breite der nachstehend beschriebenen Brücke ist so gewählt, daß die gewünschten Fahrzeuge dieselbe pas­ sieren können und folglich keine zusätzliche, Seite an Seite befindliche und mit der anderen gemeinsam ver­ wendbare Brücke erforderlich ist.

Man könnte auch, unter Verwendung derselben Konzeption und derselben Technik, eine doppelt so breite Brücke bauen, die für sämtliches Gerät und alle Fahrzeuge ei­ nes Armeefuhrparks, einer Heereseinheit oder eines Ar­ meekorps verwendbar wäre.

Wie gezeigt, besteht die zerlegbare Fachwerkbrücke aus einem mittleren Segment 1 mit horizontaler Oberfläche und zwei Endsegmenten 2 und 3 in Form von schiefen Ebenen, die miteinander verbunden sind. Die Endsegmen­ te schließen mit zwei auswechselbaren Keilen 4 und 5 ab. Die Keile 4, 5 dienen als Auflageelemente, über welche die Fachwerkbrücke Bodenkontakt hat. Aufgrund der ausgeprägten Neigung bilden sie den Übergang von der Erde zum Brückenkörper. Ebenso dienen die Endseg­ mente 2, 3 als Zufahrtsrampe zum mittleren Segment 1.

Jedes Segment 1, 2, 3 weist eine Fahrbahn 6 auf, die aus verstärktem Profilmaterial 7 gebildet ist, das sich Seite an Seite befindet bzw. nebeneinander ange­ ordnet und miteinander verbunden ist. Die Oberseite des Profilmaterials 7 bildet die Fahrbahn 6.

Der Brückenunterbau besteht aus Untergurten 8 und 9 in Form von Profilträgern 10, die in Längsrichtung mit­ einander verbunden sind, und zwar über eine doppelte Verbindung wie die Verbindungsteile 11, die z. B. Ver­ bindungslaschen 12 sind und mit Bolzen befestigt wer­ den.

Die Profilträger 10 bestehen aus einem geraden Teil, der seitlich durch einen vertikalen Schenkel 13 und durch einen schrägen Schenkel 14 erhöht ist, auf denen die Elemente eines tragenden Fachwerkgerüstes 15 be­ festigt sind. Ein senkrechter, unterer Schenkel 16 dient zum Verspannen und zum Befestigen der Querzüge 17.

Das Fachwerkgerüst 15 besteht aus zwei Fachwerkgrup­ pen, die zum einen mit den Untergurten 8 und 9 verbun­ den sind und zum anderen mit den Querelementen, die auf der Unterseite der Fahrbahn 6 vorgesehen sind. Man erkennt eine Gruppe von zwei Randfachwerken 18, die sich in den vertikalen Ebenen entlang der Schmalseiten eines jeden Brückensegments 1, 2, 3 befinden.

Gleichfalls erkennt man eine Gruppe von zwei Mittel­ fachwerken 19, die symmetrisch angeordnet und so ge­ neigt sind, daß sie unter der Fahrbahn 6 zusammenlau­ fen. Ihre Neigung wird vom Neigungswinkel des schrägen Schenkels 14 der Untergurte 8 und 9, der über die gan­ ze Länge des Fachwerkgerüstes 15 konstant ist, be­ stimmt.

Die Fachwerke 18, 19 bestehen aus geraden, geneigt an­ geordneten Randstreben 20 und mittleren Streben 21 in Form von Rohren, die an ihren oberen Enden 22, welche als Gabeln 23 ausgebildet sind, von denen jede von ei­ nem Bolzen 24 durchquert wird, befestigt sind.

Die unteren Enden 25 sehen gleich aus und sind auf die gleiche Weise direkt auf dem vertikalen Schenkel 13 und dem schrägen Schenkel 14 der Untergurte 8 und 9 angebracht.

Die Fachwerkelemente laufen abwechselnd an einem obe­ ren oder unteren Verbindungspunkt zusammen, dem soge­ nannten Fachwerkknoten. Man unterscheidet bei den Randfachwerken 18 obere Knoten 27 und untere Knoten 28, wobei die unteren Knoten 28 für die Randfachwerke 18 und die Mittelfachwerke 19 gemeinsam gelten. Die oberen Enden der Mittelfachwerke 19 schaffen mit ihrem Verbindungsteil Abstützpunkte, die nachstehend behan­ delt werden.

Wie gezeigt, sind die mittleren Streben 21 der Mittel­ fachwerke 19 mit ihrem unteren Teil an dem schrägen Schenkel 14 befestigt. Dort unten sind auch die Enden der Querzüge 17 befestigt, die mit den Fachwerkelemen­ ten das Tragwerk bilden.

Das Profilmaterial 7, welches die Fahrbahn 6 bildet, ist auf der Unterseite in Abständen durch Querverstär­ kungsträger 29 verstärkt, die z. B. ein U-Profil mit senkrechten Schenkeln aufweisen. Die U-Querverstär­ kungsträger 29 haben innere Platten 30 und äußere Platten 31, welche zwischen den U-Schenkeln des Quer­ verstärkungsträgers 29 vorgesehen sind und an welchen die Enden der Randstreben 20 und der mittleren Streben 21 befestigt sind. Die inneren Platten 30 sind leicht geneigt, um die konstante Neigungshauptrichtung, wel­ che von den schrägen Schenkeln 14 bestimmt wird, zu wahren. Sie weisen einen variablen Abstand auf, der von ihrer Lage im jeweiligen Endsegment 2, 3 abhängig ist. Die äußeren Platten 31 bilden mit den oberen En­ den der Randstreben 20 die oberen Knoten 27.

Durch die oberen Enden der Mittelfachwerke 19 werden auf der Höhe der inneren Platten 30 zwei Abstützpunkte A und B mit variablem Abstand festgelegt, der von der Neigung der Endsegmente 2, 3 abhängt, welche durch die schrägen Schenkel 14 der Untergurte 8 und 9 bestimmt wird.

Diese Besonderheit der Fachwerkbrücke wird in den Fig. 4 bis 6 gezeigt, und zwar beim geraden mittleren Seg­ ment 1, bei einem der Endsegmente 2, 3 auf halber Höhe und bei einem der Endsegmente 2, 3 am niedrigen Ende.

Man erhält auf diese Weise einen mittleren abgestütz­ ten Bereich 32 mit den Abstützpunkten A und B, dessen Breite sich mit zunehmender Brückenhöhe verringert.

Der abgestützte Bereich 32, verbunden mit den Verstär­ kungen, die in dem Profilmaterial 7 vorgesehen sind, welches die Fahrbahn 6 bildet, ermöglicht es, die Wi­ derstandsfähigkeit gegen ein Durchbiegen der Fahrbahn 6 in der Transversale merklich zu steigern, d. h. eine beachtliche Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Druck durch die Reifen zu erreichen.

Die außerordentliche Elastizität und Widerstandsfähig­ keit rühren von der Verwendung eines Fachwerkgerüstes 15 aus verbundenem Doppel-Fachwerk (Randfachwerke 18, Mittelfachwerke 19) her. Die Verbindungsteile können in gewissem Maße spielen und gestatten so einen mini­ malen Spielraum, während die Dreieck-Aufteilung und das Tragwerk, das aus den Fachwerkelementen und den Querzügen 17 besteht, eine Verteilung der Kräfte und der Zwischenreaktionen bewirken und so zum Zusammen­ halt des Ganzen beitragen.

Kräfte aufgrund von Exzentrizität, die ein schlecht eingemittetes Fahrzeug erzeugt, werden auf diese Weise völlig absorbiert.

Die Verbindungsteile zwischen zwei Segmenten 1, 2, 3 sind für die Untergurte 8 die Verbindungslaschen 12 und für die Fahrbahn 6 Spezialquerträger 33, welche technische Komplementärformen aufweisen, die sich in­ einanderfügen lassen.

Um die Festigkeit der Verbindung zu gewährleisten, ist zwischen dem Spezialquerträger 33 und der unteren Ver­ bindungslasche 12 ein vertikales, geradliniges Zusatz­ element 34 angebracht.

Bei der endgültigen Ausführung beabsichtigt man, die Verbindungsteile durch solche zu ersetzen, die ein schnelles und automatisches Zusammenfügen ermöglichen, z. B. einrastende Verbindungsteile.

Es ist außerdem möglich, die Fachwerkbrücke aus zwei Brücken zu bilden, die identisch mit den oben be­ schriebenen sind, wobei jede Brücke für eine Radspur vorgesehen ist.

Claims (5)

1. Aus einzelnen Segmenten gebildete, zerlegbare Fachwerkbrücke zum überwinden topographischer Hin­ dernisse mit einer von mehreren Fachwerken unter­ stützten Fahrbahn, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Randfachwerke (18), deren Ebenen mit der Ebe­ ne der Fahrbahn (6) jeweils einen rechten Winkel einschließen, und zwei Mittelfachwerke (19) vorge­ sehen sind, deren Ebenen zur Ebene der Fahrbahn (6) derart geneigt verlaufen, daß ihre Streben (21) jeweils mit den Streben (20) eines Randfach­ werks (18) an einem gemeinsamen Untergurt (8, 9) angeschlossen sind, wobei die Untergurte (8, 9) je­ weils ein zur Fahrbahn (6) hin offenes U-Profil aufweisen, dessen einer Schenkel (14) koplanar zur Ebene des entsprechenden Mittelfachwerks (19) aus­ gerichtet ist, und daß die Streben (20, 21) ande­ rerseits an unter der Fahrbahn (6) angeordneten Querverstärkungsträgern (29) befestigt sind.

2. Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergurte (8, 9) über Querzüge (17) miteinan­ der verbunden sind.

3. Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützpunkte (A, B) der Mittelfachwerke (19) auf den Querverstärkungsträgern (29) mit variablem Abstand festlegbar sind.

4. Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverstärkungsträger (29), mit denen die Un­ terseite der Fahrbahn (6) versehen ist, U-Profile mit senkrechten Schenkeln sind, die untereinander durch innere Platten (30) und äußere Platten (31) verbunden sind, auf denen einerseits die Enden der Randfachwerkelemente (18) befestigt sind, um die oberen Knoten (27) zu bilden, und andererseits die Enden der Mittelfachwerkelemente (19) befestigt sind, um die Abstützpunkte (A, B) mit variablem Ab­ stand zu bilden.

5. Brücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Streben (20, 21) der Rand­ fachwerke (18) und Mittelfachwerke (19) ebenso wie die Enden der Querzüge (17) in Abständen in einem gemeinsamen Bereich auf den Untergurtprofilen (8, 9) zusammenlaufen, so daß untere Knoten (28) gebildet werden.