Wichtiger Fach- und Sicherheitshinweis: Hierbei handelt es sich um eine professionelle Archivbegutachtung, nicht um einen Entwurf, eine statische Berechnung, eine Bewertung einer bestehenden Brücke oder Anweisungen für den Bau, die Inspektion oder die Sanierung. Die ursprünglichen Aufteilungen, Spannweiten, Verhältnisse, Spannungen, Materialien, Verbindungsdetails und Konstruktionslösungen wurden ohne professionelle Überprüfung übertragen und sollten nicht als moderne Spezifikation verwendet werden. Für die Planung und Arbeiten an Brücken sind autorisierte Planer und Auftragnehmer, aktuelle Vorschriften und Normen, geotechnische und hydrologische Daten, die Berechnung permanenter und variabler Einwirkungen, Ermüdung, Wind, Temperatur, Seismizität, Stabilität, Fundamente, Montagebedingungen und Robustheit sowie Prüfungen von Materialien, Korrosion, Verbindungen und des tatsächlichen Zustands der Struktur erforderlich. Der Zugang zum Bauwerk, Arbeiten in der Höhe, Verkehr, Heben, Schweißen, Schneiden und Montieren bergen tödliche Risiken und erfordern einen besonderen Schutzplan.
Die Planung, der Bau und die Sanierung von Stahlbrücken sind nicht Teil des neuen öffentlichen Angebots der Firma Savo Kusić. Der aktuelle Schwerpunkt liegt auf Holzfenstern, Holz-Aluminium-Fenstern, kundenspezifischen Fenstern und Türen. Für ein Fenster- oder Türprojekt können Sie Angebotsanfrage senden.
Bogenbrücken
Es gibt echte Bogenbrücken mit starren Bögen, die allen Arten von Stößen standhalten können, und Bogenbrücken aus Stangen, bei denen durch das Vorhandensein eines Versteifungsträgers ein starres System entsteht. Ein ausgesteifter Bogen (Langer-Balken) wird unter der Annahme von Gelenkverbindungen berechnet, sodass der Bogen nur mit Normalkräften belastet wird. Biegemomente werden vom aussteifenden Balken übernommen, der auch die Rolle der Spannung übernimmt, wenn der Bogen über dem Balken liegt.
Bögen und Langer-Balken sind bei größeren Spannweiten wirtschaftlicher als Balkenbrücken, da die gleichmäßig verteilte Volllast nur von der Traglinie des Bogens aufgenommen wird. Mit Ausnahme von Zusatzkräften werden Momente nur durch Teillast verursacht und sind daher bei Bögen deutlich kleiner als bei Balken.
Feige. 1 – Lattice-Ports
Feige. 2 – Zinnanschlüsse
a) Bogenkonstruktionen. Klemmhäfen werden aufgrund der Schwierigkeiten bei der Stützbefestigung selten gebaut. Am häufigsten sind Anschlüsse an zwei Gelenken. Ports mit drei Scharnieren haben den Vorteil, dass die Bewegung der Stützen und die Temperaturänderung keine Kräfte in ihnen hervorrufen. Sie sind insbesondere bei einem kleinen f/l-Verhältnis und bei unzuverlässigen Böden anwendbar. Starre Anschlüsse werden als Gitter (Abb. 1) oder als Metallstützen (Abb. 2) hergestellt. Die gewölbte Struktur befindet sich oberhalb und unterhalb der Fahrbahn, aus ästhetischen Gründen wird auf eine abgesenkte Fahrbahn verzichtet. Häfen über der Fahrbahn erhalten Streben, um den Schub des Hafens aufzunehmen. Wird der Bogen starr mit den Trägern der angrenzenden Öffnungen verbunden (Abb. 1 c und e), können die statischen Parameter in weiten Grenzen beeinflusst werden.
b) Langer-Träger haben relativ starke Bögen, da die Biegelänge gleich dem Abstand der Knoten der oberen Kopplung ist. Lösungen mit einem Bogen unter der Fahrbahn (Abb. 3d) werden bei Brücken selten verwendet. Der Träger für die Versteifungen kann aus Blech oder Gitter bestehen. Bei beiden Lösungen kann dieser Strahl kontinuierlich in benachbarte Felder fortgesetzt werden, so dass kontinuierliche oder Gerber-Systeme entstehen (Abb. 3b). In Abb. 4 zeigt einen Querschnitt einer Brücke mit einem Mittelträger. Die tragende Struktur besteht aus einem Stabbogen, starren Aufhängern und einem geschlossenen Hohlkasten als Aussteifungsträger, der Torsions- und Biegemomente aufnimmt.
Feige. 3 – Langer-Träger
Feige. 4 – Querschnitt einer Brücke mit einem Zwischenträger
c) Rahmenbrücken. Wenn es notwendig ist, die freie Höhe des Profils über die gesamte Breite der Öffnung sicherzustellen, werden Rahmen an zwei oder drei Verbindungen mit geringerer Stützhöhe als bei einfachen Balken aufgrund der Wirkung des Rahmens angebracht (Abb. 5).
e) Berechnung. Bögen werden normalerweise unter der Annahme berechnet, dass sich ihre Achse nicht verformt. Die elastischen Verformungen können jedoch erheblich sein. Bei Lösungen mit aufgehängter Spannung ändern sich die statischen Größen aufgrund der Verformung kaum, während die Verformung bei geraden Bögen und Langer-Balken einen erheblichen Einfluss auf die statischen Größen haben kann.
Feige. 5 – Rahmenbrücken
Hängebrücken
Gitter-Hängebrücken, die von Natur aus steif sind, werden selten gebaut. Moderne Hängebrücken verfügen über einen Versteifungsträger, der die Biegung durch konzentrierte Kräfte begrenzt und ausgleicht. Hängebrücken mit großen Spannweiten sind die Golden Gate Bridge bei San Francisco (Abb. 6a) mit einer Spannweite von 1280 m und die Washington Bridge bei New York (Abb. 6b) mit einer Spannweite von 1067 m.
Versteifungsträger sind Blech- oder Gitterträger mit konstanter Höhe oder mit einer kleinen Höhenzunahme über den Mittelstützen. Das Ausleger-zu-Spannverhältnis wird üblicherweise im Verhältnis 1/9 zu 1/11 gewählt. Verschiedene Unfälle haben gezeigt, dass in geringen Höhen die Steifigkeit zu gering sein kann, insbesondere bei geringem Eigengewicht und geringer Breite der Brücke.
Feige. 6 – Amerikanische Hängebrücken: a) Golden Gate Bridge in San Francisco (1937), b) Washington Bridge in New York (1931), c) Florianopolis Bridge in Brasilia (1926)
Kettenglied
a) Gelenkketten aus Gliedern mit erweiterten Enden, die frei parallel zueinander liegen und sich an den Verbindungsstellen mit überlappenden Gliedern benachbarter Felder gegenüberstehen, werden auf zwei Arten hergestellt – mit genagelten Verstärkungen aus Lamellen an den Enden oder mit durch Schmieden erhaltenen erweiterten Enden (Abb. 7). Die Brückenkette über den Rhein wurde aus Nickelstahl mit einer Zugfestigkeit von 5,5 bis 6,5 t/cm2 gebaut. Bei kleineren amerikanischen Hängebrücken besteht die Kette aus normalem Gussstahl, in manchen Fällen auch aus legiertem oder gehärtetem Stahl.
Feige. 7 – Florianopolis-Brückenkette
b) Spiralseilkabel. Geschlossene Seile bestehen aus blankem Draht. Die Innenschichten des Drahtes sind mit einer Bleiminiumschicht geschützt, während die Außenflächen einzelner Drähte mit einer Schutzschicht überzogen sind.
Die Spiralkabel aus Runddrähten in amerikanischen Brücken bestehen größtenteils aus feuerverzinkten Drähten und sind teilweise in ähnlicher Weise umwickelt.
Kaltgezogene Brückendrähte haben eine Bruchfestigkeit von 12 bis 20 t/cm2. Wenn sich die Außenfläche kaltgezogener Drähte in einem schlechten Zustand befindet, kann die Ermüdungsfestigkeit erheblich verringert werden.
Die Dehnung des Spiralseils hängt vom Material der Drähte sowie von der Herstellungsart des Seils ab. Die elastische Ausdehnung im Bereich normal zulässiger Spannungen beträgt 0,003 bis 0,004. Da die Seile bei der ersten Belastung dauerhaft um 0,001 plastisch gedehnt werden, werden die Seile vor dem Einsatz teilweise mit größter Kraft vorgespannt und somit gedehnt. Der Nutzen dieser Dehnung ist begrenzt, da ein erheblicher Teil der „dauerhaften Dehnung“ nach dem Lösen des Seils bei der weiteren Montage verloren geht.
Historische Einheiten, Stahlnamen, Schutzbeschichtungen, Festigkeiten, Ausdehnungen und Methoden zur Herstellung oder zum Gießen von Kabelköpfen sind keine modernen Spezifikationen. Der Zustand bestehender Ketten, Seile, Anker, Kabelköpfe und Schutzbeschichtungen wird durch Dokumentation, Inspektion und Prüfung ermittelt; kann aus diesem allgemeinen Text nicht abgeleitet werden.
Verankerung
Ketten aus Artikeln werden mittels Dübeln in Stützen verankert, die zur Verankerung in die Fundamente einbetoniert werden.
Spiralseile haben an ihren Enden entsprechende Köpfe (Abb. 8). Dabei werden die Drähte besenförmig entwirrt und nach der Reinigung mit Weißmetall gefüllt. Fachmännisch gegossene Köpfe haben die gleiche Festigkeit wie das Seil.
Feige. 8 — Kabelköpfe: a) einfacher Kopf, b) amerikanischer Kopf, c) Rheinbrückenkopf
Aufhängung und Kabelbinder
Kleiderbügel bestehen aus Rundstahl, insbesondere aus Rohren oder Drahtseilen (Abb. 9 und 11). Bei geschlossenen Seilen werden die Kabelseile mit Kabelbindern abgedeckt (Abb. 10). Bei separaten Seilbündeln sind die Aufhängungen so ausgelegt, dass bei Bedarf einzelne Seile durch neue ersetzt werden können. Gehänge aus Seilen werden mit Kabelköpfen festgebunden, kleine Längenunterschiede werden mit Unterlegscheiben ausgeglichen.
Feige. 9 — Hängebrücke, alte Rheinbrücke
Feige. 10 — Kabelbinder der Rheinbrücke: a) neue Brücke, b) alte Brücke
Feige. 11 — Kabelbinder und Aufhängeseile
Türme (Pylone)
Die Türme von Hängebrücken sind unten angelenkt oder können festgeklemmt werden, was in Amerika meist der Fall ist. Die Kette ist fest mit den Türmen verbunden. Bewegliche Stützen sind nur dann erforderlich, wenn die Türme nicht mit horizontalen Kräften beaufschlagt werden können, die bei unbeweglichen Stützen auftreten würden.
Für große Hängebrücken werden niedrigere Keiltürme bevorzugt. In diesem Fall können zuerst die Türme montiert werden, dann die Kettenblätter und Kleiderbügel und schließlich die Versteifungsträger. Bei selbstverankerten Hängebrücken ist ein umfangreicher Gerüstbau erforderlich, da das statische System erst bei geschlossenem Aussteifungsträger zu wirken beginnt.
Straßenstützen und Straßenbrett
Im Hinblick auf Verkehr und Instandhaltung sollten wir darauf achten, dass sich der Belag auf der Brücke möglichst nicht vom Belag auf den Verbindungsstücken der Straße oder der Eisenbahn unterscheidet. Da die Fahrbahn selbst keine ausreichende Steifigkeit aufweist, muss sie auf ein Oberflächensystem in vertikaler Richtung sowie auf ein System angewiesen sein, das ihr horizontale seitliche Unterstützung bietet. Das sogenannte Gleisbrett ruht auf Gleisträgern, die hauptsächlich aus Längs- und Querträgern bestehen.
Querstützen
Querträger übertragen die bewegten Lasten auf die Hauptträger. Sie sind auch ein wichtiger Bestandteil von Kupplungen. Querträger liegen direkt auf den Hauptträgern auf und haben bei geneigten Brücken eine Spannweite, die dem Abstand der Hauptträger entspricht. Querträger bestehen in der Regel aus Blech, bei kurzen Längen aus gewöhnlichen Walzträgern. Es ist nützlich, dass ihre Höhe im Bereich 1/6 bis 1/8 liegt, obwohl diese Höhe bei großen Brücken und einem kleinen gegenseitigen Abstand der Querträger (insbesondere bei Gehwegbrettern) sogar im Bereich 1/20 liegen kann.
Unter Querträgern versteht man in der Regel einfache Träger, die starr mit den Hauptträgern verbunden sind, so dass im Brückenquerschnitt offene oder geschlossene Rahmen entstehen. Dadurch entstehen Quetschmomente, die insbesondere bei Verbindungen berücksichtigt werden sollten.
Feige. 12 – Crossbar-Verbindung
Für den Fall, dass die Fahrbahn herunterfällt, erfolgt die Verbindung mit einfachen Verbindungswinkeln oder Fahrbahnplatten, die in den Querträger (Abb. 12) oder in die Vertikalen des I-Profils und anstelle ihrer Rippen eingesetzt werden (Abb. 13). Die Lösung in Abb. 14 ist besonders steif, da dort das Kragblech sowohl im Querträger als auch in der Vertikalen eingebettet ist, so dass das Moment an der Ecke von den Scherbolzen aufgenommen wird. Bei anderen Lösungen lässt sich nicht vermeiden, dass die Schrauben teilweise reißen und die Verbindungswinkel verbogen werden. Anschlüsse gemäß Abb. 12 und 13 werden unter dem Einfluss des Moments deutlich stärker verformt als diejenigen nach Abb. 14. Für andere Pflasterpositionen ergeben sich ähnliche Lösungen. Die Verlegung von Querstützen auf den Hauptstützen ist nur bei ausreichender Bauhöhe möglich. Anschließend sollten die Blechhauptstützen an den Belastungsstellen ausgesteift werden.
Feige. 13 und 14 – Querträger-Anschlussvarianten
Längsstützen
Längsstützen können unter der Fahrbahn und unter Fußgängerüberwegen angebracht werden. Der Außenträger, der häufig mit dem Brückengeländer verbunden ist, wird Randlängsträger genannt. Längsstützen bestehen aus Walz- und Blechstützen. Ihre Reichweite beträgt bis zu 12 m. Da die Längsträger dem unmittelbarsten Einfluss der bewegten Last ausgesetzt sind, ist ihre Biegesteifigkeit besonders wichtig. Bei Eisenbahnbrücken wird die Höhe des Trägers von 1/8 bis 1/10 Spannweite angestrebt. Längsstützen aus hochwertigem Stahl sind aufgrund der hohen Durchbiegung grundsätzlich ungeeignet. Bei vielen alten Brücken erfolgte die Verbindung der Längsträger nach Abb. 15. Ein Verbindungswinkel liegt zwischen den Schenkeln des Rollträgers, während der andere auf der gesamten Höhe des Querträgers aufliegt. Bei derartigen Verbindungen kommt es zu erheblichen Sekundärspannungen und in vielen Fällen zu Ermüdungsbrüchen sowie zu Rissen an der Verbindungsstelle des Schenkels. Aus diesem Grund sind solche Verbindungen an Eisenbahnbrücken nicht zulässig. Lässt sich ein Einschneiden des Beins nicht vermeiden, sollten diese Schnitte mit einer großen Rundung ausgeführt werden, um die Gefahr von Rissen zu vermeiden.
Feige. 15 – Längsstützverbindung
Drainage
Der Entwässerung von Brücken sollte große Aufmerksamkeit gewidmet werden. Eine schnelle und vollständige Wasserableitung ist die wichtigste Voraussetzung für die lange Lebensdauer der Straßendecke und der Brücke selbst. Neben vermehrter Rostbildung und erhöhtem Wartungsaufwand sind Wasserrückhaltestellen auch durch Frostschäden gefährlich. Wenn das Niveau der Brücke es zulässt, sollten die Straßenbrücken ein gewisses Längsgefälle aufweisen (nicht weniger als 1 %), um den Wasserfluss zum Abfluss sicherzustellen. Mit Öl und Staub verunreinigtes Wasser wird über Dachrinnen abgeleitet. Diese Dachrinnen müssen ein ausreichendes Längsgefälle haben und zugänglich sein, damit sie regelmäßig gereinigt werden können.
Feige. 16 – Entwässerungs- und Schutzschichten der Straßenoberfläche
Asphaltdecken sind nicht absolut wasserundurchlässig. Auf eine spezielle Dämmung unter dem Asphalt kann verzichtet werden, wenn der Asphalt auf einer gerüttelten Betonplatte liegt und diese selbst weitgehend undurchlässig ist. Ist der Belag nicht ausreichend dicht, so dass ein Teil des Regenwassers eindringen kann, sollte eine Dämmung vorgesehen werden. Für Stahlbrücken, Beschichtungen aus Asphaltbitumen oder Terra usw. kommen Dämmschichten aus bituminösen Dämmmassen mit festen Einlagen aus Papier mit Wollfilz oder Jutewebung, sowie Dämmschichten aus Metallfolien aus Kupfer oder Aluminium in Betracht. Dämmschichten müssen durch Schutzschichten vor mechanischer Beschädigung geschützt werden.
Beschreibungen von Wasserfällen, Dachrinnen, Asphalt, Betonplatten, bituminösen Massen, Filz, Jute und Metallfolien sind historisch. Moderne Entwässerung, Abdichtung, Stahlschutz, Durchdringungsdetails und Wartung werden als koordiniertes System entsprechend den aktuellen Vorschriften, klimatischen Bedingungen, dem Verkehr und der tatsächlichen Bauausführung konzipiert.
Feige. 17 — Detail der Entwässerung entlang der Brückenkante
Kupplungen
Blechträger weisen in Richtung senkrecht zur Trägerebene eine geringe Steifigkeit auf, Gitter mit angenommenen Stößen in den Knoten sind in Querrichtung sogar mehrfach beweglich. Daher sind Windverbände und Querrahmen erforderlich, um zunächst raumstabile Strukturen zu schaffen. Darüber hinaus sollen sie Belastungen aufnehmen, die quer zur Ebene der Hauptstützen wirken, und schließlich die Konstruktion gegen Knicken und Umkippen sichern.
Kupplungen gegen den Wind
Diese Kupplungen sind so dimensioniert, dass sie Kräfte aus Wind und anderen horizontalen Lasten aufnehmen können. Sie bestehen aus Gittern oder Rahmenträgern, die je nach Riemen gerade oder gebogen sind. Gurte von Kupplungen gegen den Wind sind meist auch Gurte der Hauptstützen. Oftmals sind die Querstützen auch die Vertikalen der Kopplung gegen den Wind.
Bei einer belasteten Brücke wird von einer geringeren Windlast ausgegangen als bei einer unbelasteten Brücke. Sofern es der Querschnitt zulässt, sind bei Fachwerkbrücken vorzugsweise zwei Windverbände zwischen den Trägern der Hauptträger vorgesehen. Siehe Systemskizzen in Abb. 18, in dem Aufwindkopplungen und Querkopplungen mit gestrichelten Linien gekennzeichnet sind.
Anzahl und Art der Querkopplungen müssen ausreichend sein, um ein räumlich steifes System zu schaffen. Auch bei Kugelgelenken ist es üblich, dass Gitter für die Stabilität sorgen. Häfen und Gerberträger, mit Ausnahme kleiner Brücken, werden mit speziellen Kupplungen gegen Wind und gegen Knicken ausgesteift. An den Gelenken der Hauptstützen müssen die Kupplungen so ausgeführt sein, dass sie die Wirkung der Gelenke nicht beeinträchtigen, Abb. 18. Jahrhundert
Feige. 18 — Anordnung der Kupplungen gegen den Wind
Breite Gehwegplatten aus Blech oder Stahlbeton sind in ihren Ebenen sehr steif. Wenn die Spannweiten nicht zu groß sind, kann auf spezielle Kopplungen gegen den Wind verzichtet werden, da die entsprechende Rolle von der Gehwegplatte übernommen werden kann. Lediglich bei der Montage müssen Maßnahmen zur Aufnahme von Querkräften getroffen werden.
Bei der Auswahl der Füllung ist zu berücksichtigen, dass in der Regel die Kräfte in den Stäben gering und die Biegelängen der Stäbe groß sind. Daher werden Gitter mit kurzen Stablängen (z. B. K-System oder Rhombensystem) bevorzugt. Manchmal wird die Windschutzkupplung an die Straßenstützen gehängt, um die Biegelänge zu reduzieren. Für Kopplungen über dem Fahrbahnbelag wird häufig das Rautensystem ohne Vertikale verwendet.
Die Höhenposition der Kupplung gegen den Wind wird hauptsächlich durch bauliche Gegebenheiten bestimmt (Abb. 19). Auch hier wird nach Möglichkeit eine exzentrische Verbindung vermieden. insbesondere bei hohen Kräften, und die Ankopplung gegen den Wind ist so eingestellt, dass sich die Schäfte der Stäbe in den Ebenen der Hauptstützen schneiden (Abb. 20).
Feige. 19 — Höhenposition der Antiwindkupplung
Feige. 20 – Antiwind-Kopplungsknoten
Kreuzrahmen
Brücken mit der Fahrbahn nach oben können mit leichten Gitterrahmen gemäß Abb. ausgesteift werden. 22. Querverbindungen in Form eines Rahmens können mit den Hauptsteifen von Blechträgern verbunden werden. In Abb. 21 Viele Leitungen werden über dem Spannrahmen an zwei Gelenken, also über dem Gitter unter dem Querträger, verlegt, so dass sie von der mittleren Revisionsschiene aus zugänglich sind.
Feige. 21 — Querrahmen und Montageanleitung
Feige. 22 – Gitterkreuzrahmen
Bei Brücken mit darunter liegender Fahrbahn wird die Form der Querrahmen durch das freie Profil für die Durchfahrt von Fahrzeugen bestimmt. Brücken mit Gitterquerrahmen sind in Abb. dargestellt. 23d. Für Gitter sind Querrahmen zur Lastverteilung (Abb. 24) erforderlich, um auch bei Teillast das Zusammenwirken aller Hauptstützen zu ermöglichen. Handelt es sich um eine Eisenbahnbrücke mit gekrümmtem Gleis oder liegen die Hauptträger in einem Bogen, sollte dies bei der statischen Berechnung von Kupplungen berücksichtigt werden.
Feige. 23 — Beispiele für Querkupplungen und Hauptstützen
Feige. 24 — Querschnitt und Querträger zur Lastverteilung auf der Ruhrbrücke Herdecke
Seitenaufprallkupplung
Zwischen den Längsträgern von Eisenbahnbrücken (Abb. 23c) ist es erforderlich, eine spezielle Kupplung zur Aufnahme von Seitenaufprallen von Fahrzeugen vorzusehen. I-Längsträger sind in Querrichtung verhältnismäßig sehr wenig steif, daher ist es wünschenswert, dass die Kopplung gegen seitliche Stöße ihre Sicherheit gegen seitliches Ausknicken erhöht (Abb. 25).
Feige. 25 — Seitenaufprallkupplung
Anti-Bremskupplung
Querträger sind nicht in der Lage, die in Brückenlängsrichtung wirkenden Kräfte, die beim Bremsen oder Anfahren des Fahrzeugs auftreten, aufzunehmen und sollten durch den Einbau von Antibremskupplungen entlastet werden. Es handelt sich um Gitterflachträger (Abb. 26), die die Längsträger mit einer Kupplung gegen den Wind verbinden (Abb. 27). Zwischen Träger und Kupplung besteht häufig ein Höhenunterschied. Und in Fällen, in denen die Länge der Stützen direkt mit der Anti-Wind-Kupplung verbunden werden kann, ist eine spezielle Anti-Brems-Kupplung erforderlich, da die Stangen, die die Anti-Wind-Kupplung füllen, keine nennenswerte Biegebelastung aufnehmen können. In einigen Fällen kann es zu einer einspurigen Anti-Wind-Kupplung, einer Anti-Seitenaufprall-Kupplung und einer Anti-Brems-Kupplung kombiniert werden.
Feige. 26 – Antibremskupplungssystem
Feige. 27 – Antibremskupplung