Der Bau einer Fußgängerbogenbrücke. Entwurf, Berechnung und planerische Darstellung

Inhaltsverzeichnis

1. Aufgabenstellung

2. Allgemeines

2.1. Entwurf orthotrope Fahrbahnplatte

2.2. Entwurf Brückenbogen, Ständer und Hänger

2.3. Zusammenfassung Entwurfsparameter

2.4. Übersichtsskizze

2.5. Berechnungsgrundlage

3. Lastannahmen

3.1. ständige Einwirkungen

3.2. veränderliche Einwirkungen

3.2.1. Nutzlast aus Menschengedränge

3.2.2. Schneelasten

3.2.3. Windlasten

3.2.4. Horizontallast Qflk

3.2.5. Temperatureinwirkungen

3.2.6. Einwirkungen aus Dienstfahrzeug

3.3. Teilsicherheitsbeiwerte / Kombinationsregeln für Geh- und Radwegbrücken

3.3.1. Grenzzustand der Tragfähigkeit

3.3.2. Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

4. Orthotrope Fahrbahnplatte

4.1. Deckblech [Pos. 1]

4.1.1. Belastung

4.1.2. Lastfallkombinationen

4.1.3. Schnittgrößen

4.1.4. Querschnittsnachweis

4.1.5. Nachweis der Gebrauchstauglichkeit

4.2. Längsrippen [Pos. 2]

4.2.1. mittragende Breite

4.2.2. Belastung

4.2.3. Lastfallkombinationen

4.2.4. Schnittgrößen

4.2.5. Querschnittsnachweis E-E

4.2.6. Schweißnahtnachweis

4.2.7. Stabilitätsnachweis

4.2.8. Gebrauchstauglichkeitsnachweis

4.3. Querträger [Pos. 3 und Pos. 4]

4.3.1. mittragende Breite

4.3.2. Belastung

4.3.3. Lastfallkombinationen

4.3.4. Schnittgrößen

4.3.5. Querschnittsnachweis E-E

4.3.6. Schweißnahtnachweis

4.3.7. Stabilitätsnachweis

4.3.8. Gebrauchstauglichkeitsnachweis

4.3.9. Pos. 3 - Reduzierung von Querschnitt 2 in Hängerachse

4.3.10. Pos. 4 – Verbreiterung des Unterflansches von Querschnitt 2 in Ständerachse

5. Längsträger [Pos. 5]

5.1. mittragende Breite

5.2. Belastung Längssystem

5.3. Lastfallkombinationen

5.4. Schnittgrößen Längsträger

5.5. Querschnittsnachweis E-E

5.6. Schweißnahtnachweis

5.6.1. Gebrauchstauglichkeitsnachweis

5.6.2. Stabilitätsnachweis

6. Querträger im Bereich des Anschlusses an den Bogen [Pos. 6]

6.1. Berechnung des Versatzmomentes Mz

6.2. Berechnung der Normalkraft aus Wind

6.3. Querschnittsnachweis E-E

7. Endquerträger [Pos. 7]

7.1. Querschnittsnachweis E-E

7.2. Schweißnahtnachweis

7.3. Stabilitätsnachweis

8. Hänger [Pos. 8]

9. Ständer [Pos. 9]

9.1. Querschnittsnachweis E-E

9.2. Stabilitätsnachweis

10. Aussteifungsverband [Pos. 10]

11. Bogen [Pos. 11]

11.1. Querschnittsnachweis E-E

11.2. Stabilitätsnachweis

11.2.1. Knicken in der Bogenebene

11.2.2. Knicken senkrecht zur Bogenebene

12. Brückenauflager [Pos. 12]

13. Brückenübergang mit Aluminium Dehnungsfuge [Pos. 13]

14. Anschlüsse

14.1. Kopfplattenstoß Bogen

14.2. Anschluss Querträger an Längsträger

14.3. Kopfplattenstoß zwischen Bogen und Längsträger

14.4. Anschluss Bogen - Fundament und Bogen - Ständer

14.5. Anschluss Hänger – Bogen

14.6. Anschluss Hänger – Querträger

14.7. Anschluss Ständer – Längsträger

14.8. Anschluss Ständer – Querträger

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Bachelorarbeit ist die fundierte Planung einer Fußgängerbogenbrücke aus Stahl in Winterberg, wobei der Schwerpunkt auf der statischen Dimensionierung der tragenden Komponenten, der Analyse der Verbindungen sowie der zeichnerischen Ausarbeitung des Projekts liegt.

• Entwurf und geometrische Festlegung des Brückentragwerks
• Lastannahmen gemäß aktueller Eurocode-Normen
• Dimensionierung von Profilquerschnitten und komplexen Anschlüssen
• Stabilitätsnachweise für Bogen, Längsträger und Ständer
• Konstruktive Ausarbeitung der Verbindungen und Lagerdetails

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Aufgabenstellung: Definition der Projektziele für die Planung einer Stahl-Fußgängerbogenbrücke inklusive aller erforderlichen Nachweise und Zeichnungen.

2. Allgemeines: Beschreibung des konstruktiven Entwurfs der orthotropen Fahrbahnplatte sowie der geometrischen Herleitung des Brückenbogens.

3. Lastannahmen: Detaillierte Ermittlung aller relevanten Einwirkungen wie Eigengewicht, Nutzlasten, Windlasten und Temperatureffekte gemäß Normvorgaben.

4. Orthotrope Fahrbahnplatte: Statische Berechnung und Nachweise der Teilsysteme Deckblech, Längsrippen und Querträger.

5. Längsträger [Pos. 5]: Analyse der Bedeutung der Längsträger für die globale Stabilität und deren rechnerische Dimensionierung.

6. Querträger im Bereich des Anschlusses an den Bogen [Pos. 6]: Untersuchung der speziellen Querträger, die zusätzlich zum Bogenanschluss auch Windlasten ableiten.

7. Endquerträger [Pos. 7]: Nachweis der Endquerträger unter Berücksichtigung des Lastfalls Lagerwechsel.

8. Hänger [Pos. 8]: Bemessung der Hängerprofile zur Verbindung der Bögen mit der Fahrbahnkonstruktion.

9. Ständer [Pos. 9]: Nachweis der Ständerprofile gegen Knicken unter Druckbeanspruchung.

10. Aussteifungsverband [Pos. 10]: Dimensionierung des Windverbands zur Stabilisierung der Bogenkonstruktion gegen Wind und Imperfektionen.

11. Bogen [Pos. 11]: Umfassende statische Untersuchung und Stabilitätsnachweis des Bogentragwerks.

12. Brückenauflager [Pos. 12]: Erläuterung der gewählten Lagertypen zur Aufnahme der vertikalen und horizontalen Kräfte.

13. Brückenübergang mit Aluminium Dehnungsfuge [Pos. 13]: Festlegung der Fugenkonstruktion zur Kompensation von Längenänderungen.

14. Anschlüsse: Konstruktive Detailplanung und Nachweis der verschiedenen Knotenpunkte und Stöße der Brücke.

Schlüsselwörter

Fußgängerbogenbrücke, Stahlbrücke, Statische Berechnung, Orthotrope Platte, Lastannahmen, Eurocode, Stabilitätsnachweis, Bogen, Längsträger, Querträger, Knicken, Schweißnahtnachweis, Verbindungstechnik, Anschlüsse, Winterberg.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Bachelorarbeit behandelt den Entwurf, die statische Berechnung und die planerische Darstellung einer Fußgängerbogenbrücke aus Stahl für einen Standort in Winterberg.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die Arbeit fokussiert sich auf die Lastannahmen, die statische Dimensionierung der verschiedenen Stahlbauteile (Platte, Träger, Bogen, Hänger, Ständer) sowie die konstruktive Gestaltung der Knotenpunkte und Anschlüsse.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das Ziel ist die Erstellung eines prüffähigen Entwurfs, der alle relevanten statischen Nachweise nach Eurocode-Normen erbringt, inklusive Werkstatt- und Übersichtsplan.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es werden rechnerische Nachweise nach den geltenden DIN-EN-Normen für Stahlbrücken geführt, wobei Schnittgrößen teilweise durch Computersoftware ermittelt und die manuellen Nachweise für Festigkeit und Stabilität nach den Eurocode-Richtlinien (EC3) erstellt wurden.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in die Lastannahmen, die detaillierte Bemessung der orthotropen Fahrbahnplatte, der Längsträger, der Bogenkonstruktion sowie die Berechnung der verschiedenen Anschlüsse und Lager.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit wird primär durch Begriffe wie Fußgängerbogenbrücke, Stahlbau, statische Berechnung, Stabilitätsnachweis (Knicken) und orthotrope Platte definiert.

Wie wurde der Bogen entworfen?

Es wurde eine Parabelform gewählt, da diese eine geometrisch einfache Beschreibung ermöglicht und den Anforderungen an die Bogengeometrie bei der gegebenen Stützweite entspricht.

Warum ist der Schweißnahtnachweis für die Längsrippen wichtig?

Da die Längsrippen als Auflager für das Deckblech fungieren, müssen die auftretenden Spannungen in der Doppelkehlnaht zwischen Rippe und Deckblech nachgewiesen werden, um ein Versagen an dieser hochbeanspruchten Stelle auszuschließen.

Welche Rolle spielen die Aussteifungsverbände?

Sie dienen der Aufnahme von Windlasten und der Sicherung gegen die Anfangsschiefstellung des Bogens, wodurch die globale Stabilität des Brückensystems sichergestellt wird.