DE916532C - Zweigelenkbogen, insbesondere Zweigelenkbogenbruecke, aus Stahlbeton - Google Patents

Zweigelenkbogen, insbesondere Zweigelenkbogenbruecke, aus Stahlbeton

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DE916532C
DE916532C DED3553A DED0003553A DE916532C DE 916532 C DE916532 C DE 916532C DE D3553 A DED3553 A DE D3553A DE D0003553 A DED0003553 A DE D0003553A DE 916532 C DE916532 C DE 916532C
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DE
Germany
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diagonals
lower chord
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hinged
arch
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DED3553A
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English (en)
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E H Dr-Ing E H Dr-Ing F Dr-Ing
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NANNY DISCHINGER GEB KNIGGE
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NANNY DISCHINGER GEB KNIGGE
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D1/00Bridges in general
    • E01D1/005Bowstring bridges
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2101/00Material constitution of bridges
    • E01D2101/20Concrete, stone or stone-like material
    • E01D2101/24Concrete
    • E01D2101/26Concrete reinforced
    • E01D2101/28Concrete reinforced prestressed

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Description

  • Zweigelenkbogen, insbesondere Zweigelenkbogenbrücke, aus Stahlbeton Die Erfindung betrifft einen Zweigelenkbogen, insbesondere eine Z,weigelemkbogenbrücke, aus Stahlbeton mit einem Zugband ,im Untergurt und mit schlaffen stählernen Diagonalen.
  • Die bekannten, nach dem Vorschlag von Nielsen ausgebildeten Z.weigelenkbogen, mit Zugband @im Untergurt und mit schlaffen Diagonalen haben gegenüber Bogenbrücken mit lotrechten Hängern denn großen Vorteil, daß die Bogen und der Untergurt des, Fächwerkträgers im wesentlichen frei von Biegungsmomenten bleiben, solange die Zugkräfte der Diagonalen aus dem Eigengewicht der Fahrbahn größer sind als die Druckkräfte, die sich aus der wandernden. Verkehrslast ergeben. Das ist jedoch nur der Fall, solange die Verkehrslast im Verhältnis zu der Eigemgewichtslast klein ist. Ist dies nicht der Fall und werden die Druckkräfte der Diagonalen aus Verkehr größer als die Zugkräfte aus dem Eigengewicht, so fallen die dann auf Druck beanspruchten schlaffen Diagonalen aus, und, es entsteht ein Tragwerk, das einen Übergag zwischen. einem Fachwerkträger und einten Bogen mit Zugband darstellt (Systeme mit ständig veränderlicher Kräftewirkung). Damit ergeben sich aber auch infolge des Ausfalles der auf Druck beanr spruch,ten schlaffen Diagonalen für den., Bogen und den Untergurt Biegungsmommente, die aber kleiner sind als bei dem Bogen mit Zugband.
  • Bei der landläufigem Definition der Sicherheit ist die Berechnung für die Bruchlast die gleiche wie für die Gebrauchslast. Diese Definition der Bruchsicherheit ist nicht zulässig, denn man. muß auch den Fall ins Auge fassen, daß die Verkehrslast allein zunimmt, während. das Eigengewicht der Brücke unverändert bleibt. Eine solche Steigerung nur der Verkehrslast ergibt aber ein ungünstigeres Verhältnis von Verkehrslast zu Eigengewicht und damit einen stärkeren Ausfall vom. Diagonalen und als Folge vergrößerte Biegungsmomente.
  • Das System Nieilsen 'hat sich auf Grund dieser landläufigen, aber vom theoretischen Standpunkt aus unzulässigen Berechnungsart als sehr wirtschaftlich, erwiesen, da die Bogen und auch der Untergurt infolge der kleinen Biegungsmomente sehr leicht gehalten. werden können, besonders dann, wenn zweckmäßigerweise der auf Zug beanspruchte Untergurt durch hochwertige Seile vorgespannt wird, so daß die Zugkräfte aufgehoben werden b:zw. im Untergurt sogar Druckkräfte erzeugt werden.
  • Sobald aber der Begriff der Sicherheit so ausgelegt wird, daß die Brücke nicht nur für eine Bruchlast, sondern auch für eine erhöhte Verkehrslast gerechnet werden muß, gehen die angegebenen Vorteile dieses Systems zum größten Teil verloren. Es ist auch zu beachten, daß mit dem Ausfall einer bestimmtem, Anzahl von schlafen Diagonalen. bei dem dünnen Bogen Knickgefahr in der Tragwandebene eintritt, ein Problem, das bei der veränderlichen Wirkungsweise des Tragwerks schwer zu übersehen: ist.
  • Die Erfindung besteht .nun darin, daß beii einem Zweigelenkboge@n mit einem Zugband im Untergurt und mit schlaffen, !stählernen Diagonalen lotrecht angeordnete, durch den Schnittpunkt der Dia: gona,len mit dem Bogen: verlaufende- drucksteife Ständer angeordnet und die Diagonalen vorgespannt sind.
  • Zweckmäßig wird dabei der Untergurt des Bogens mit Hilfe von Kabeln, die an, den: Enden des Bogens verankert sind, so vorgespannt, daß er frei von Zugkräften: bleibt.
  • Zur Aufnahme der durch die Vorspannung der Diagonalen erzeugten, auf den Untergurt einwirkenden Zug- und Druckkräfte kann das durchgehende Kabel, z. B. durch Hochziehen des Kabels zwischen :den drucksteifen Ständern,durch lotrecht angeordnete, an der Verankerungsstelle der Diagonalen angreifende Anker, abgebogen sein. Ferner können. die schlaffen Diagonalen des in Höhe des Bogens angeordneten Windverbandes gegenüber den zugehörigen drucksteifen Ständern vorgespannt sein, so daß in den. Diagonalen auch bei Windlast keine Druckkräfte auftreten. und zugleich, die Biegespannungen der Stahlbetonständer durch Druckspannungen überlagert sind.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
  • Fig. i stellt einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt einer Zweigelenkbogenbrücke dar; Fig. 3 zeigt einen; Ausschnitt aus dem Längsschnitt in größerem Maßstabe; Fig. .4 ist ein Längsschnitt durch. den Unie-rgurt zwischen zwei drucksteifen Ständern, und Fig. 5 zeigt die Anordnung des Windverbandes zwischen den Bogen.
  • Bei. der Durchbildung eines Zweigelenkbogens nach der Erfindung wird erreicht, daß auch bei einer erhöhten, Verkehrslast die schlaffen Diagonalen nicht ausfallen können. Der in Fig. i dargestellte Zweigelenkbogen i aus Stahlbeton hast einen Untergurt 2, schlaffe Diagonalen: 3 und Kabel oder Seile 4, durch die der Untergurt 2 vorgespannt wird. Die Seile haben, den Zweck, die in dem Untergurt durch den Bogen auftretenden Zugkräfte in, Druckkräfte umzuwandeln. Das System unterscheidet sich rein äußerlich von den von. N i e 1 s en gemachten Vorschlägen dadurch, daß auch Ständer 5 angeordnet sind, die am besten, zwecks Gewichtsersparnis als leichte Hohlquerschnitte ausgebildet sind.
  • Wie Fig. 2 zeigt, ,ist es zweckmäßig, auch, den Untergurt im Querschnitt hohl auszubilden, damit das Vorspannseil 4 in dem Hohlraum untergebracht werden kann.
  • Um zu erreichen, daß die schlaffen Diagonalen auch bei ungünstiger Verkehrslaststeillung nur durch Zug b'eanspruc'ht werden, ist die in. den: Diagonalen. durch das Eigengewicht bereits vorhandene Zugkraft durch eine Vorspannung so vergrößert, daß die Druckkräfte aus Verkehr durch Zug überlagert sind. Bei dieser Vorspannung der Diagonalen 3 ergeben sich in den Ständern 5 Druckkräfte D5, die auf den Untergurt einwirken. Das Gleichgewicht ergibt sich, aus den lotrechten, Komponenten der Zugkräfte Z3 der beiden Diagonalen, die zwischen zwei Ständern auf den Untergurt einwirken. Dieses Gleichgewichtssystem erzeugt Momente, die sich mit Hilfe des Vorspannkabels q. leicht beseitigen lassen, indem man das Kabel zwischen den Ständern 5 während des Vorspannens der Diagonalen am besten durch gesonderte lotrechte Anker 7 nach oben zieht (Fig. 4). Zugleich mit dem Anspannen der Diagonalen 3, das zweckmäßig an den Punkten 6 erfolgt, wird das Kabel 4 durch diel lotrechten Anker 7 so weit nach oben: gezogen, da:ß die lotrechten Komponenten, der Vorspannkräfte der Diagonalen 3 in das Kabel 4 eingeleitet werden. Dabei stützt sich nun das Kabel 4 in den Punkten 8 gegenüber dem Randträger bzw. den Ständern 5 ab und übernimmt so, zugleich die in den Ständern infolge der Vorspannung der Diagonalen wirkende Druckkraft D$. Durch diese Maßnahme werden somit -nicht nur die aus der Vorspannung .der Diagonalen folgenden Zugkräfte Z3, sondern auch die daraus folgenden Druckkräfte der Stän-der D5 von dem Kabel übernommen, so daß der Untergurt selbst frei von Biegun:gsmomenten bleibt.
  • Damit eist auch für den Bogen i jede Knickgefahr in der Tragwandtbene beseitigt. Infolge Wegfallens der Knickgefahr in der Tragwandebene und der Beseitigung der Momente des Tragwandsystems für Eigengewicht und Verkehr können: auch bei größten Spannweiten sehr leichte und damit architektonisch. zusagende Brücken, hergestellt werden. Zweckmäßig wird die Vorspannkraft der Kabel so groß gewählt, da.B der gesamte Querschnitt der Brücke gewisse Druckspannungen erhält. Wenn hierbei nach Fig. 4 das Kabel gegenüber dem Untergurt in lotrechter Richtung festgelegt ist, wird durch diese vergrößerte Vorspannkraft des Kabels 4. keine Knickgefahr für das Gesamtsystem ausgelöst.
  • Geringe Biegungsmomente für das Gesamtsystem verbleiben jedoch: auch nach der Vorspannung des Kabels 4 und der Diagonalen 3, weil der Bogen sich stärker verkürzt als die in der Längsrichtung nur schwach unter Druck gesetzten Längsträger. Diese Biegungsmomeate fallen in das Gebiet der Neben. spannungen und entsprechen den zusätzlichen Verbiegungen der Fachwerkstäbe infolge Längenänderung der einzelnen Stäbe. Da aber bei dem neuen System infolge der Ausschaltung der Hauptbiegungsmomente alle Stäbe sehr schlank gehalten werden können, gehen auch die Nebenspannungen wesentlich zurück.
  • Dieses Prinzip der Vorspanmung der Diagonalen läßt sich auch bei dem in der Höhe des Bogens anzuordnenden Windverband, der in Fig.5 dargestellt ist, anwenden. Zweckmäßig werden auch hier, nur die Ständer 9 aus Stahlbeton hergestellt, während für die Diagonalen io nur schlaffe Stäbe verwendet werden:. Damit aber diese Diagonalen auch die aus der Windübertragung folgenden Druckkräfte übernehmen können:, werden sie ebenfalls vorgespannt. Auf diese Weise werden die Ständer 9. unter Druckvorspannung gesetzt und können dar durch leichter ausgeführt werden. Der Ersatz der Stahlbetondiagonalen durch schlaffe vorgespannte Rund- und Formstähle und die dadurch bedingte Vorspann,ung der Ständer ergeben einen sehr leichten Windverband.
  • Das beschriebene System läßt sich in vorteilhafter Weise auch für weitgespannte Hallenbauten mit bogenförmigem Dach anwenden. Hier sind die Zugkräfte infolge des Eigengewichtes der angehängten Zwischendecke sehr gering, so daß d:ic schlaffen Diagonalen nur durch die geschilderte Vorspannung zur Mitarbeit gezwungen werden können.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zweigelenkbogen, insbesondere Zweigelenkbogenbrücke, aus Stahlbeton mit einem Zugband im Untergurt und mit schlaffen, istählernen Diagonalen, gekennzeichnet durch lotrecht angeordnete, durch den. Schnittpunkt der Diagonalen mit dem Bogen. verlaufende Ständer und durch Vorspannung der Diagonalen gegenüber den druckfesten Ständern und dem Untergurt.
  2. 2. Zweigelenkboge.n nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.B der Untergurt mit Hilfe von Kabeln, die an den Enden. des Bogens verankert sind, so vorgespannt ist, daß er frei von Zugspannungen bleibt.
  3. 3. Zweigelenkbogen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der durch die Vorspannung der Diagonalen erzeugten., auf den Untergurt einwirkenden Zug- und Druckkräfte das durchgehende Kabel, z. B. durch Hochziehen, des Kabels zwischen den Ständern durch lotrecht angeordnete, an der Veran;kerungsstelle der Diagonalen, angreifende Anker, abgebogen, ist.
  4. 4. Zweigelenkbogenbrücke nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schlaffen Diagonalen des in Höhe der Bögen angeordneten Windverbandes gegenüber den zugehörigen drucksteifen Ständern vorgespannt sind, so daß in. den Diagonalen, auch bei Windlast keine Druckkräfte auftreten und zugleich die Biegespannungen der Stah.lbetonständer durch Druckspannungen überlagert sind. Angezogene Druckschriften Der Bauingenieur, igh4o, S. 9; Die Bautechnik, i944, S. 177; L u t z e , Spannbeton, 1948, S.41.
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