Diplomarbeit. Aufgabensteller: Prof. Dr. Ing. Maurial Prof. Dr. Ing. Springer. Abgabetermin: Freitag, Katrin Schmidl Mathias Obergrießer
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- Maximilian Rosenberg
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1 Fachbereich Bauingenieurwesen Studiengang: Konstruktiver Ingenieurbau Thema: Neubau einer Ersatztrasse für den öffentlichen Personennahverkehr für die Steinerne Brücke in Regensburg Entwurf, Berechnung und Bemessung der dafür erforderlichen Brückenkonstruktion Aufgabensteller: Prof. Dr. Ing. Maurial Prof. Dr. Ing. Springer Abgabetermin: Freitag, Diplomanten: Thomas Koller
2 Lage-Höhenplan Trassen - Variante 5 Schopperplatz Badstraße Brunnleite Bild 1: Lageplan ( Zeichnung nicht maßstäblich ) Brunnleite Schopperplatz 39m 48m 38m Bild 2: Höhenplan ( Zeichnung nicht maßstäblich ) Seite: 2
3 1. Entwurfsvariante Balkenbrücke Bild 3: 3 D Animation - Variante 1 Entworfen von Herrn Koller Thomas Stahlbrücke mit 3 gevouteten Trägern orthotrope Fahrbahnplatte ähnliches Brückensystem wie Galgenbergbrücke in Rgbg. Brückengeometrie: Lichte Weite zw. d. WL : 125 m Stützweiten in Achse : 39m / 48m / 38m Brückenbreite : 10,20 m Lichte Weite zw. d. Geländern : 9,20 m Fahrbahnbreite : 4,50 m Kappenbreite : 2,85 m Bauwerkswinkel : 73,33 gon Lastannahme : DIN-FB 101 Lastmodell 1 Querschnitte : Fahrbahnplatte : d = 30cm ; Beton C 35/45 Bogenträger : Ø 45,7 X 3,6 cm ; S 355 Längsträger : δ 40 x 40 x 4 cm ; S 355 Querträger : HEM 300 ; S 355 Abhängung : Ø 21,91 x 1,25 cm; S 355 Aufständerung : δ 20 x 20 x 1,42 cm ; S 355 Kopfbolzendübel : Ø 1,6 cm, L = 12,5 cm Seite: 3
4 2. Entwurfsvariante Bogenbrücke Bild 4: 3 D Animation - Variante 2 Entworfen von Frau Schmidl Katrin Stahlbrücke mit gegeneinander geneigten, runden Bogenhauptträgern unter der Fahrbahnplatte Fahrbahnplatte mittels schrägen Fachwerkstäben aufgeständert orthotrope Fahrbahnplatte Brückengeometrie: Lichte Weite zw. d. WL : 125 m Stützweiten in Achse : 39m / 48m / 38m Brückenbreite : 10,20 m Lichte Weite zw. d. Geländern : 9,50 m Fahrbahnbreite : 4,50 m Kappenbreite : 2,85 m Bauwerkswinkel : 73,33 gon Lastannahme : DIN-FB 101 Querschnitte : Fahrbahnplatte : orthotrope Fahrbahnplatt t = 14 mm; S 355 Bogenträger : Ø 61 X 5 cm ; S 355 Längsträger : Ø 61 X 5 cm; S 355 Fachwerkstäbe : Ø 16,8 X 1,0 cm; S 355 Querträger : Ø 32,39 x 1,2 cm; S 355 Aufständerung : 50 x 2,5 cm ; S 355 Seite: 4
5 3. Entwurfsvariante Bogenbrücke Bild 5: 3 D Animation - Variante 3 Entworfen von Herrn Obergrießer Mathias Stahlverbundbrücke mit 2 runden Bogenhauptträgern, seitlich am Fahrbahnrand Bogenhauptträger im Feldbereich über und im Stützbereich unter der Fahrbahnplatte Gerade Auf- bzw. Abhängung der Fahrbahnplatte Fahrbahnplatte in Stahlverbundbauweise angefertigt Brückengeometrie: Lichte Weite zw. d. WL : 125 m Stützweiten in Achse : 39m / 48m / 38m Brückenbreite : 10,20 m Lichte Weite zw. d. Geländern : 9,20 m Fahrbahnbreite : 4,50 m Kappenbreite : 2,85 m Bauwerkswinkel : 73,33 gon Lastannahme : DIN-FB 101 Lastmodell 1 Querschnitte : Fahrbahnplatte : d = 30cm ; Beton C 35/45 Bogenträger : Ø 45,7 X 3,6 cm ; S 355 Längsträger : δ 40 x 40 x 4 cm ; S 355 Querträger : HEM 300 ; S 355 Abhängung : Ø 21,91 x 1,25 cm; S 355 Aufständerung : δ 20 x 20 x 1,42 cm ; S 355 Kopfbolzendübel : Ø 1,6 cm, L = 12,5 cm Seite: 5
6 Entwurfsentwicklung : Vorgaben : Keine Schrägseilbrücke (Pylone) schlanke, transparente Brücke größtmöglichste Reduzierung der vorgegebenen Konstruktionshöhen eine optisch gute Einbindung in das Altstadtbild Randbedingungen : Beachtung des Schifffahrtsprofil Beachtung der Freibordhöhen für den Hochwasserschutz Allgemeine Randbedingungen wie z.b. Bebauung, Straßen, Ufer usw. Konstruktionsarten : Stahlbeton- bzw. Spannbetonbrücken waren nicht wirtschaftlich, aufgrund der vorgegebenen Spannweiten ist eine relativ große Konstruktionshöhe erforderlich, auch ein Traggerüst während der Bauphase ist nicht machbar reine Stahlbrücken Variante Stahlverbundbrücken Variante 3 Lastannahmen : Ständige Lasten Eigengewicht Ausbaulasten (Kappe ; Fahrbahnbelag) Veränderliche Lasten Verkehrslastmodell 1 Kriechen und Schwinden Temperatur Bremsen und Anfahren Mögliche Setzungen ( 2 cm) Außergewöhnliche Lasten Anpralllasten (abweichenden Verkehr aufgrund der verringerten Schrammbordhöhe von 3cm) Seite: 6
7 Verkehrslastenmodell 1 SLW 30 bzw. 60 & Brückenklassen alte Norm nach DIN 1072 DIN FB 101 neu Norm Einteilung in Fahrstreifen rechnerische Fahrbahnbreite: w = 9,50 m Anzahl der rechnerischen Fahrstreifen: nl = Int (w/3) = Int (9,5/3) = 3 Breite des Rechnerischen Fahrstreifens: 3,00 m Breite der Restfläche: Rest = w 3,0nl = 9,5 3 3 = 0,5 m Fahrstreifen 1 UDL 1 = 9 kn/m² + TS 2 = 240 kn Fahrstreifen 2 UDL = 2,5 kn/m² + TS = 160 kn Fahrstreifen 3 + Restflächen UDL = 2,5 kn/m² 1 UDL: Gleichmäßig verteilte Flächenlast über die gesamte Breite des rechnerischen Fahrstreifens 2 TS: Tandemsystem bestehend aus zwei Doppelachsen Seite: 7
8 Nachweis- und Bemessungsgrundlagen Variante 3 Normen : DIN FB 102 ( Betonplatte ) DIN FB 103 ( Längs-Bogenträger, Aufständerung, Abhängung ) DIN FB 104 ( Querträger ) Nachweise : Im Grenzzustand der Tragfähigkeit (Stabilität) Im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Verformung) Nachweis der Tragfähigkeit - Bogenträger Stabilitätsnachweis Bogenträger Ø 45,7 x 3,6 cm Tabelle 1: Stabilitätseigenformen, Belastung in Feldmitte 1 Stabilitätseigenformen Ermittlung mit Methode nach Rayleigh Iterationsvektoren 250 Relativer Fehler Nr. LF Eigenwert E E E E E-08 Bild 6 : Verformung bei Eigenwert (Lastfaktor) 1,5125 räumliche Darstellung (Darstellung überhöht) Seite: 8
9 Verbesserung des Stabilitätsnachweises Ausbilden einer Rahmenkonstruktion an den maßgebenden Stellen Bild 7 : Skizze der offenen Rahmenkonstruktion Verbesserung der Stabilität (Ausknicken) Verbesserung des Bogenträgers gegenüber Anpralllasten Geländer mit Seil kann noch geringer Dimensioniert werden Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Bogenträger Verformungen des Bogenträgers im Innenfeld Verformung aus EG max uz = 90,1 mm Verformung aus UDL max uz = 36,9 mm Verformung aus TS max uz = 41,5 mm Gesamtverformung max uz = 168,5 mm = 16,85 cm Seite: 9
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