thema: neubau einer ersatztrasse für den öffentlichen

Fachbereich Bauingenieurwesen Studiengang: Konstruktiver Ingenieurbau

Diplomarbeit

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, 14.01.2005

Diplomanten: Thomas Koller

Katrin Schmidl

Mathias Obergrießer

Thomas Koller Katrin Schmidl Mathias Obergrießer

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Schopperplatz

Brunnleite

Schopperplatz Brunnleite

39m

Lage-Höhenplan – Trassen - Variante 5

Bild 1: Lageplan ( Zeichnung nicht maßstäblich )

Bild 2: Höhenplan ( Zeichnung nicht maßstäblich )

Badstraße

48m 38m


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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


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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


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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


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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 à Variante 1 + 2 § Stahlverbundbrücken à 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)


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Verkehrslastenmodell 1 § SLW 30 bzw. 60 & Brückenklassen à alte Norm nach DIN 1072 § DIN FB 101 à neu Norm à 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 à UDL1 = 9 kN/m² + TS2 = 240 kN Fahrstreifen 2 à UDL = 2,5 kN/m² + TS = 160 kN Fahrstreifen 3 + Restflächen

àUDL = 2,5 kN/m²

1 UDL: Gleichmäßig verteilte Flächenlast über die gesamte Breite des rechnerischen Fahrstreifens

2 TS: Tandemsystem bestehend aus zwei Doppelachsen


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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

Nr. LF Eigen-

wert

Relativer Fehler

1 300 1.5125 8.51E-08

2 301 1.6899 9.54E-08

3 302 1.9781 9.42E-08

4 303 2.1510 7.12E-08

5 304 2.2467 9.02E-08

Bild 6 : Verformung bei Eigenwert

(Lastfaktor) 1,5125 – räumliche

Darstellung – (Darstellung

überhöht)


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Verbesserung des Stabilitätsnachweises

§ Ausbilden einer Rahmenkonstruktion an den maßgebenden Stellen

à Verbesserung der Stabilität (Ausknicken)

à Verbesserung des Bogenträgers gegenüber Anpralllasten

à 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

Bild 7 : Skizze der offenen Rahmenkonstruktion

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