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Die Erfindung bezieht sich auf ein zerlegbares Brückensystem aus Stahl,
das
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- einfach montierbar und demontierbar - zw schnellen Überbrückung
von unterschiedlich großen natürlichen oder künstlichen Hindernissen im Zuge von
Land-Verkehrsverbindungen dient.
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Es ist im Brückenbau, und hier insbesonders im Stahlbrückenbau bekannt,
sogenannte zerlegbare Brückensysteme in Fachweribauweise auszubilden. Hierbei besteht
das Bruckenbauwerk aus einem oder mehreren fachwerkartigen Hauptträgern, die durch
Querträger und Windverbändemiteinander verbunden sind, sowie der Fahrbahn, die in
der Regel auf den Querträgern aufgelagert wird.
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Bei bekannten derartigen Brückensystemen sind die Fachwerkhauptträger
bevorzugterweise als sogenannte Rautenfachwerke,ln anderen Fällen als K-Fachwerke
oder als Strebenfachwerke ausgebildet.
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Die Anpassung an unterschiedliche Stützwelten und bestimmte Belastungsverhältnisse
erfolgt bei den bekannten Systemen dadurch, daß entweder die Zahl der nebeneinander
angeordneten Fachwerkhauptträger stufenweise variiert wird.
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Man spricht in diesem Falle von einwandiger, zweiwandiger, dreiwandiger
... etc.
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Bauweise. Oder die Anpassung erfolgt dadurch, daß die Höhe der Fachwerkhauptträger
stufenweise
variiert wird. Diese Bauweise wird dann als e'instöckig,'zweistöckig, dreistöckig
etc. bezeichnet. Es sind auch Lösungen bekannt, bei welchen die beiden vorerwähnten
Bauweisen kombiniert werden.
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Die einzelnen Fachwerkstäbe werden bei den bekannten System durch
Schrauben oder Bolzen unter überwiegender Verwendung von Knotenblech.en miteinander
verbunden. Die Querträger werden hierbei in der Regel an die unteren Fachwericknoten
angeschlossen. Untere und - wenn von der Bauhöhe aus möglich -ohere Windverbände,
in der Regel als Kreuz- oder Rautenfachwerke ausgebildet, werden bei den bekannten
Systemen zur Stabilisierung des Brückenguerschnittes herangezogen.
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Können obere Windverbände wegen der Gewährleistung bestimmter Durchfahrtshöhen
für die Fahrzeuge nicht angeordnet werden, so erfolgt die Stabilisierung der Fachwerkobergurte
bei den bekannten Systemen durch Hilfskonstruktionen wie zum Beispiel Schrägabstützungen
an den Außenseiten der Fachwerk-Hauptträger.
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Die vorbeschriebenen Konstruktionsprinzipien führen bei den bekannten
Brückensystemen zum Auftreten von sehr vielen unterschiedlichen Bauteilen, was wiederum
den Aufwand sowohl bei der Fertigung als auch bei der Montage bzw. Demontage wesentlich
erhöht. So beträgt die Anzahl der unterschiedlichen Bauteile bei den bekannten Brückensystemen
unter Außerachtlassung der Verbindungsmittel wie Bolzen, Schrauben oder anderer
Hilfsmittel, jedoch unter Berücksichtigung der Knotenbleche, in der Regel etwa 25
bis 45 Teile. Diesem Nachteil addiert sich konsequenterweise auch der Mangel einer
Vielzahl von Verbindungsmitteln. Denn je höher die Anzahl der unterschiedlichen
Bauteile, desto höher auch der Bedarf an Verbindungsmitteln zum Zusammenbau dieser
Bauteile. -.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Brückensysteme ist im eingangs
beschriebenen Prinzip zu sehen, wie die Tragfähigkeit der jeweiligen Brücken an
die unterschiedlichen Spannweiten und Belastungen angepaßt wird. Die Anwendung der
ein- oder mehrwandigen Bauweise oder der ein- oder mehrstöckigen Bauweise oder einer
Kombination aus diesen beiden Bauweisen führt in jedem Falle dazu, daß jeder einzelne
Bauzustand, hergestellt in diesen Bauweisen, nur für eine bestimmte Spannweite bzw.
eine bestimmte Belastung ausdimensioniert und damit wirtschaftlich ist. In dem darunterliegenden
Spannweiten - bzw. Belastungsbereich bis hin-zu dem Grenzwert,bei welchem die nächst
niedrigere Baustufe angewendet werden kann, muß daher das Briickenbauwerk zwangsläufig
überdimensioniert und damit unwivrtschaftlich sein.
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InFällen, in welchen ein Spektrum von unterschiedlichen Spannweiten
und Belastungen zu verwirklichen ist, führt dieses stufenförmige Bauprinzip der
bekannten Brückensysteme somit zu einer erheblichen Uberschreitung des
Stahlgewichtes,
das theoretisch zur Bewältigung dieser Aufgabe erforderlich ware Dieses unnötige
Mehrgewicht verursacht in diesen Fäilen konsequenterweise auch unnötige Mehrkosten.
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Außerdem haben bekannte Brückensysteme den Mangel, daß der ästhetische
Gesamteindruck durch die Vielzahl der Bauteile und Verbände, kurz durch das t'Stabgewirre",
das wünschenswerte Ausmaß an Ausgewogenheit, Geschlossenheit und Harmonie vermissen
läßt.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Brückensystem
zu schaffen, das in besonders günstigem Maße die Anforderungen an Wirtschaftlichkeit
und Asthetik derartiger Brückensysteme erfüllt und hierbei die Nachteile bekannter
Systeme entweder gänzlich-vermeidet oder zumindest weitgehend verringert.
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Gemäß der Erfindung wird dieseAufgabe dadurch gelöst, daß einmal die
Anzahl der unterschiedlichen Bauteile minimiert wird und zum zweiten die Anpassung
an unterschiedliche;Spannweiten und Belastungen gewichtssparend in engmaschiger,
aber ästhetisch nicht nachteilig in Erscheinung tretender Abstufung erfolgt.
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Die Minimierung der unterschiedlichen Bauteile wird erfindungsgemäß
in drei Schritten erreicht. Der erste Schritt besteht darin, daß fUr die Fachwerk-Hauptträger
das System des pfostenlosen Strebenfachwerkes gewählt wird, welches lediglich aus
Obergurtr,wUntergurt- und Diagonal-Stäben zusammengesetzt ist, und damit das Fachwerksystem
mit der spezifisch niedrigsten Anzahl von Fachwerkstäben darstellt.
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Der zweite Schritt zur Erreichung dieses Zieles besteht gemäß der
Erfindung darin, daß auf die Anordnung von oberen und unteren Windverbänden gänzlich
verzichtet wird. Dies wird konstru'kti'dadurch gelöst, daß die an den Obergurten
angreifenden Windkräfte über die biegesteif ausgebildeten Diagonal stäbe in die
horizontale Fahrbahnebene abgeleitet werden, und die Fahrbahnkonstruktion selbst
als sogenannte "Untere Windscheibe" wirkt.
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Der dritte Schritt schließlich besteht erfindungsgemäß darin, daß
die unteren Knotenbleche, der Querträger und die Verbindungsteile zwischen Knotenblechen
und Querträger zu einer vorgefertigten, voll geschweißten Querträgereinheit verbunden
werden. Neben der damit verbundenen Reduzierung der Zahl der Einzelteile besteht
der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführung auch darin, daß hiermit die Einleitung
der Dlagonal-Querbiegemomente in die Querträger konstruktiv wesentlich erleichtert
wird.
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Die zweite Aufgabe, nämlich eine möglichst wirtschaftliche und-ästhetisch
vorteilhafte Anpassungsmöglichkeit des Brückensystems an unterschiedliche Spannweiten
und Belastungen zu erreichen, wird-gemäß der Erfindung dadurch
gelöst,
daß der einwandige und einstöckige Fachwerkhauptträger als Grundsystem stets beibehalten
wird rund lediglich die Tragfähigkeit der Ober- und Untergurtstäbe durch unterschiedliche
Verstärkungen variabel gestaltet wird.
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Im einzelnen wird dieses erfindungsgemäße Verstärkungsprinzip dadurch
realisiert, daß die horizontal liegenden I-fönnigen Basisprofile der Ober- und Untergurte
mit unterschiedlich starken Winkelprofilen zu einem Spektrum unterschiedlich tragfähiger
neuer Gesamtprofile zusammengeschlossen werden. Konstruktiv erfolgt die Verbindung
hierbei in der Weise, daß die winkelförmigen Verstärkungsprofile jeweils an den
Innenseiten der vertikal stehenden Flansche-der Basisprofile mit einem Winkelflansch
angeschlossen werden. Zum Anschluß an den beiden Stabenden werden hierbei die planmäßigen
zur Verbindung der Gurtstäbe mit den Knotenblechen vorgesehenen Schrauben herangezogen.
Darüberhinaus sind etwa in den Viertelspunkten der Gurtstäbe zusätzliche, lediglich
der Stabilisierung dienende Einzelschraubenverbindungen vorgesehen.
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Der gravierende Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist darin
zu sehen, daß mit nur wenigen Verstärkungsprofilen eine Vielfalt unterschledlich
tragfähiger Gurtstäbe geschaffen werden kann. So erlaubt die erfindungsgemäße Anwendung
von drei unterschiedlichen Winkelprofilen bereits die Ausbildung von 10 unterschiedlichen
Gurtvarianten. Werden für das Basisprofil die Kurzbezeichnung G und für die drei
Winkel profile die Bezeichnungen W1, W2 und W3 gewählt, so stellen sich diese Varianten
wie folgt dar: Variante 1 : G unverstärkt Variante 2 : G +2 x W1 über Kreuz angeordnet
Variante 3 G +2 x W2 -"-Variante + : G +2 x W3 -"-Variante 5 : G +4 x W1 Variante
6 : G +4 x W2 Variante 7 : G +4 x W3 Variante 8 : G +2 x W1 t2 x W2 über Kreuz.angeordnet
Variante 9 : 6 + 2 x W1 + 2 x W3 -"-Variante 10 : G +2 x W2 l2 x W3 " " -Jeder dieser
10 Varianten entspricht eine ganz bestimmte statische Mtndesttragfähigkeit des Gurtstabes.
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Der Vorteil dieser mit nur wenigen Verstärkungsprofilen erzielbaren
Vielfalt der Gurttragfähigkeiten führt in Verbindung mit dem weiteren Vorzug, daß
dieses Verstärkungsprintip eine engmaschige Abstufung der Gurte innerhalb des einzelnen
Brückenzuges erm"ög'li-cht, de facto zum Ergebnis, daß mit dem Brückensystem gemäß
dieser Erfindung jede spezifische Bauaufgabe, gekennzeichnet durch Spannweite und
Belastung, innerhalb der Anwendungsgrenzen dieses Systems in vorteilhafter Weise
gewichts- und kostensparend gelöst werden kann.
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Das Brückensystem gemäß dieser Erfindung enthält weiter den Vorzug,.
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daß jedes hiermit erstellte Brückenbauwerk einen unveränderlich harmonischen
und ausgewogenen Gesamteindruck bietet, da lediglich ein geometrisches Grundsystem,
nämlich das des einstöckigen pfostenlosen Strebenfachwerkes, verwendet wird, und
die Gurtverstärkungen wegen ihrer erfindungsgemäBen Anordnung in der Brückenansicht
nicht erkennbar sind.
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Alle vorerwähnten Eigenschaften des Brückensystems gemäß dieser Erfindung
münden schließlich in den generellen Vorteil, daß das gesamte System ohne Verbindungsmittel,
aber einschließlich Lager und Fahrbahnübergang aus lediglich 13 unterschiedlichen
Bauteilen besteht Diese Bauteile sind: Bauteil 1 : Gurtprofil Bauteil 2 : Diagonalprofil
Bauteil 3 : Gurtverstärkung 1 Bauteil 4 : Gurtverstärkung 2 Bauteil 5 : Gurtverstärkung
3 Bauteil 6 : Oberes Knotenblech Bauteil 7 : Normaler Querträger Bauteil 8 : Endquerträger
: Bauteil 9 : Fahrbahnelement~ Bauteil 10 : Fahrbahn-Schrammbord Bauteil ii : Fahrbahn-Ubergangsprofi
1 Bauteil 12 : Festes Lager Bauteil 13 : Bewegliches Lager Die Bauteile 1 und 2
sowie die zwischen den Knotenblechen angeordneten Träger der Bauteile 7 und 8 sind
erfindungsgemäß als I-Profile ausgebildet, wobei sowohl geschweißte als auch gewalzte
Profile angewendet werden können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können mehr als
drei Gurtverstärkungen ausgeb det werden wobei auch andere als Winkelquerschnitie
für diese weiteren Gurtverstärkungen gewählt werden können. Damit kann eine noch
engere Abstufung der Gurte und somit eine noch wirtschaFtlichel-e Anpassung an die
im Einzelfall gegebenen Bauaufgaben erreicht werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß man durch Austausch der vorerwähnten,für den Straßenbetrieb ausgelegten Fahnbahnteile
(Bauteile 9, 10 und 11),das erfindungsgemäße Brückensystem bei unveränderter Gesamtanzahl
der Bauteile auch für den Einsatz als Eisenbahnbrückensystem heranziehen kann. In
diesem Falle bedeuten diese Bauteile: Bauteil 9 : Fahrbahnlängsträger Bauteil 10
: Fahrbahnverbandsprofil 1 Bauteil 11 : Fahrbahnverbandsprofil 2 In dc Zeichnung
ist ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung als Straßendrücke schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht auf das Fachwerksystem mit den die
Brücke tragenden Widerlagern Fi9. 2 cinen vergrößerten Querschnitt in der Schnittebene
T - 1 in Fig. 1 Fig. 3 eine schematische Querschnittdarstellung der Gurte mit ihren
möglichen Verstärkungen n Brückentragwerk entsprechend der Erfindung wi rd aus den
fachwerk artigen Hauptträgern, den Querträgern mit der darauf gelagerten Fahrbahn
und den die Brücke tragenden Lagern zusammengesetzt. Die fachwerkartigen Haputträger
bestehen hierbei aus den Ober- und Untergurten 1, den erforderlichcn Gurtverstärkungen
3, 4 oder 5, den Diagonalstäben 2 und den oberen Knotenblechen 6.
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Zur Verstärkung der Gurtprofile 1 dienen drei unterschiedliche Gurtverst;ii'kuncien
3, 4 und 5,ausgebildet als Winkel profile mit unterschiedlichen Wandstärken, die
entsprechend Fig. 3 an die Gurtprofile 1 angeschlossen werden. Je nach der erforderlichen
Tragkraft des betraachteten Gurtstabes können zwei der gleichen Gurtverstärkungen
über Kreuz, vier gleiche Verstärkungen
an den vier Enden des Gurtprofils
1 oder eine Kombination von je zwei unterschiedlichen Verstärkungen ebenfalls über
Kreuz anqeordnet werden.
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Die Querträger in ihrer Ausführung als normaler Querträger 7 oder
Endquerträger 8 stellen eine geschweißte Einheit dar und enthalten sowohl die unteren
Knotenbleche zur Verbindung der Untergurte 1 und der Diagonalstabe 2 der Fachwerkartigen
Hauptträger als auch die zwischen den beiden Knotenblechen sowie die zwischen den
Hauptträgern aneordneten Querverbindungen.
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Die Fahrbahn besteht aus einzelnen,.vollgeschweißten Elementen 9,
die auf den Querträgern 7 gelagert sind. Zum beidseiti<jen Abschluß der Fahrbahn
sind zwischen Fachwerkhauptträgern und den äußersten Fahrbahnelementen 9 Schrammbordprofile
10 angeordnet. Um ein unbehindertes Befahren der Brücke zu ermöglichcn, sind an
beiden Enden der Brücke Fahrbahn-Ubergangsprofile 11 vorgesehen, die mit einer Seite
auf den Endquerträgern 8 befestigt sind und mit ihren anderen Seiten auf den Widerlagern
14 ruhen.
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Die Brückenlager 12 und 13 sind unterhalb der Endquerträger 8 angeordnet
und ruhen mit ihren Lagerunterteilen auf den Widerlagern 1.
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Jeweils an einem Brickenende sind die Brückenlager als feste Lager
12 ausgebildet, während die Lager 13 am anderen Brickenende Längsbewegungen der
Brücke gegenüber dem Widerlager 14 zulassen.
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L e e r s e i t e