Konstruktiver Ingenieurbau

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1 Konstruktiver Ingenieurbau Bewährte Querschnittsformen für Stahlbrücken (Deckbrücken) Nr. 4 März 29 Die vorliegende Konstruktiver Ingenieurbau Nr. 4 soll dem Planer eine Übersicht über bewährte Überbauformen von Stahlbrücken geben. Durch eine klare Gegenüberstellung von Vor- und Nachteilen sowie Nomogrammen über Bauhöhe und Überbaulänge werden Kriterien aufgezeigt, die der Entscheidungsfindung dienen. Ausgehend von der Deckbrücke werden nachfolgend nur einzelne Beispiele von Standardformen für Überbauquerschnitte dargestellt. Dazu werden Diagramme angeboten, die helfen sollen, eine passende Konstruktionshöhe h k in Abhängigkeit von der Stützweite l des Trägers zu finden. Bei Anwendung der Diagramme für die Konstruktionshöhen ist zu beachten: Der schattierte Bereich stellt den Erfahrungsbereich des Eisenbahnbrückenbaus mit der betreffenden Querschnittsform dar. Die untere Linie entspricht in etwa der 5%-Fraktile des Erfahrungsbereichs. Sie stellt die Begrenzung zu sehr schlanken Tragwerken dar. Bei gewählten Konstruktionshöhen um diese Grenzlinie herum oder sogar darunter können die zulässigen Grenzwerte der Bemessung (Materialfestigkeit und Überbauverformungen) gerade noch erfüllt werden oder aber schon überschritten sein. Die Formänderungsbedingungen in Hochgeschwindigkeitsstrecken lassen sich damit in der Regel nicht mehr erreichen. Die obere Linie entspricht in etwa der 95%-Fraktile des Erfahrungsbereichs. Sie ist eine Orientierungslinie für die Anwendung von weniger schlanken Tragwerken. Bei gewählten Konstruktionshöhen um diese Linie herum oder sogar darüber ist der Baustoffbedarf in der Regel immens und damit unwirtschaftlich. Außerdem wirkt auch das Erscheinungsbild der Brücke plump. Konstruktionshöhen im Bereich dieser Linie erfüllen jedoch in der Regel die strengen Formänderungsbedingungen in Hochgeschwindigkeitsstrecken. Literatur Pfeifer, Mölter, Eisenbahnbrücken, Handbuch für das Planen und Bauen, Ausgabe 28, Verlag Eurailpress Hamburg Verantwortlich: VDEI-Fachgruppe KIB, Tristan Mölter

2 Querschnittsformen für Stahlbrücken Der bevorzugte Einsatz für die Stahlbauweise ist der Großbrückenbau. Aber auch im Stützweitenbereich bis 6 m haben Stahlbrücken ihre Vorteile. Diese sind: Verkürzung der Bauzeit durch schnelle Montageverfahren und damit Verringerung der Behinderung des Eisenbahnbetriebs Leichte Tragwerke und damit geringere Beanspruchung der Unterbauten sowie der Gründungen und des Baugrunds. Wegen ihrer geringen Biegesteifigkeit ist bei den Querschnittsformen in Stahlbauweise der Nachweis der Formänderungsbedingungen unter Verkehrslast besonders zu beachten. Dabei können die strengen Anforderungen für die Durchbiegung unter Verkehr in Hochgeschwindigkeitsstrecken im Allgemeinen nicht erfüllt werden. Stahlbrücken sollten wegen der Schallabstrahlung in Wohngebieten mit zusätzlichen Maßnahmen schallgedämmt werden. Typische Querschnittsformen für Deckbrücken in Stahlbauweise sind Deckbrücken Trägerrost Hutquerschnitt Hohlkasten Konstruktiver Ingenieurbau 4 [29-3] Seite 2/6

3 Trägerrost in Stahlbauweise h k Häufigster Anwendungsbereich: für Stützweiten etwa 1 m < l < 2 m mit Schlankheiten etwa 25 < l / h k < 3. Geeignet: bei knapper Bauhöhe (wegen sehr geringer Konstruktionshöhe des Tragwerks), bei Erneuerung eines alten Brückenüberbaus "unter dem rollenden Rad" ist der Trägerrost wegen seines geringen Gewichts in kurzen Sperrpausen schnell einzuheben. für schiefwinklige Gleislage und Weichenverbindungen geeignet. Vorteile: geringes Gewicht, sehr geringe Konstruktionshöhe. Nachteile: hoher Fertigungsaufwand, erhöhter Korrosionsschutzaufwand wegen stark gegliederter Konstruktion, stark gegliederte offene Untersicht anfällig für Schmutzecken und Salzsprühnebel aus dem unterführten Straßenverkehr, Verschmutzung durch Vögel bei Anprallschäden Gefahr einer erheblichen Minderung der Tragfähigkeit Trägerrost Konstruktiver Ingenieurbau 4 [29-3] Seite 3/6

4 Vollwandtragwerk (VTR) mit 2 Hauptträgern ("Hutquerschnitt") (Stahlbauweise) h k Häufigster Anwendungsbereich: für Stützweiten etwa 1 m < l < 3 m mit Schlankheiten etwa 15 < l / h k < 2 Geeignet: für Einfeldträger, wenn eine ausreichend große Bauhöhe zur Verfügung steht und die lotrechten Verkehrslasten nicht zu stark exzentrisch zur Mittelachse des Tragquerschnitts wirken, für eingleisige Überbauten, wegen seines geringen Gewichts ist der "Hutquerschnitt" bei Erneuerung eines alten Brückenüberbaus "unter dem rollenden Rad" in kurzen Sperrpausen schnell einzuheben. Vorteil: Das geringe Gewicht belastet die Unterbauten und Gründungen weniger, so dass oft auf alte Unterbauten abgesetzt werden kann, die gegebenenfalls eine geminderte Tragfähigkeit haben. Nachteile: Bei Anprall von Straßenfahrzeugen gegen den Überbau besteht die Gefahr einer erheblichen Minderung der Tragfähigkeit durch Zerstörung und Versagen des unteren Zuggurtes. bei Zugüberfahrten sind starke Schallabstrahlungen durch die hohen Stegbleche zu erwarten (Umweltverträglichkeit besonders bei Lage der Brücke in Siedlungsgebieten), hoher Fertigungsaufwand für die gegliederte Konstruktion der Fahrbahntafel bestehend aus dem Fahrbahnblech mit seinen Querträger und Längssteifen, erhöhter Korrosionsschutzaufwand wegen starker Gliederung der Konstruktion, stark gegliederte offene Untersicht anfällig für Schmutzecken und Salzsprühnebel aus dem unterführten Straßenverkehr, Verschmutzung durch Vögel usw Stahl- Hutquerschnitt, eingleisiger Überbau Konstruktiver Ingenieurbau 4 [29-3] Seite 4/6

5 Stahl-Hohlkasten (HOK) h k Häufigster Anwendungsbereich für Stützweiten etwa 15 m < l < 45 m mit Schlankheiten etwa bei Einfeldträgern 2 < l / h k < 24 bei Durchlaufträgern 22 < l / h k Geeignet: für Durchlaufträger, bei großer exzentrischer Wirkung der lotrechten Verkehrslasten zur Mittelachse des Tragquerschnitts, für 2-gleisige Tragwerke. Vorteile: geringes Gewicht, somit geringere Beanspruchung der Unterbauten. Als Einfeldträger ist der Hohlkasten bei Erneuerung eines alten Brückenüberbaus "unter dem rollenden Rad" wegen seines geringen Gewichts schnell in kurzen Sperrpausen einzuheben. Geringe Angriffsfläche für Tausalze, keine Verschmutzung durch Vögel usw. Nachteile: Bei Anprallschäden Gefahr wegen geringer Reparaturmöglichkeiten für die Bodenplatte als Untergurt. Dies kann eine erhebliche Minderung der Tragfähigkeit nach sich ziehen. bei Zugüberfahrten sind starke Schallabstrahlungen durch den Stahlkasten zu erwarten (Umweltverträglichkeit besonders bei Lage der Brücke in Siedlungsgebieten), hoher Fertigungsaufwand für die gegliederte Konstruktion der Fahrbahntafel bestehend aus dem Fahrbahnblech mit seinen Querträgern und Längssteifen. Für Konstruktionshöhen < 14 cm ist die Zugänglichkeit der Hohlquerschnitte sehr erschwert. Die Schotte sollen mindestens 6 cm große Mannlöcher haben. Nicht zugängliche Stahlhohlkästen müssen einen luftdichten Verschluss erhalten. Konstruktiver Ingenieurbau 4 [29-3] Seite 5/6

6 35 3 Stahl-Hohlkasten als Einfeldträger Stahl-Hohlkasten als Durchlaufträger Konstruktiver Ingenieurbau 4 [29-3] Seite 6/6