Wie man eine Brücke entwirft – Schritte zum Entwerfen einer Brücke

Video-Tutorials zum Entwerfen einer Brücke

Wie man kleine Dämme entwirft

Der Entwerfer sollte vorher in einem langen Lernprozess viele Brücken gesehen und studiert haben, um eine Brücke zu entwerfen. Er sollte wissen, welche Art von Träger unter den gegebenen Bedingungen geeignet ist, entweder eine Balkenbrücke, eine Bogenbrücke oder eine Hängebrücke. Er sollte auch den Einfluss der Gründungsbedingungen auf die Wahl der Spannweiten und der Konstruktionssysteme usw. kennen. In günstigen Momenten kann ein intuitiver Geistesblitz eine neue Lösung liefern, die die Aufgabe besser erfüllt als bekannte konventionelle Lösungen (Intuition, Kreativität führt zu Innovationen).

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Daten, die für den Entwurf einer Brücke benötigt werden:

1. Ein Lageplan, in dem alle zu überbrückenden Hindernisse wie Flüsse, Straßen, Wege oder Bahnlinien, die Höhenlinien von Tälern und die gewünschte Ausrichtung des neuen Verkehrsweges eingezeichnet sind.
2. Längsschnitt des Geländes entlang der Achse der geplanten Brücke mit den Bedingungen für Durchfahrtshöhen oder erforderliche Überflutungsbreiten. Gewünschte vertikale Ausrichtung der neuen Trasse.
3. Gewünschte Breite der Brücke, Breite der Fahrspuren, des Mittelstreifens, der Gehwege, der Schutzplanken usw.
4. Bodenverhältnisse für Gründungen, Ergebnisse von Bohrungen mit einem Bericht über die geologische Situation und bodenmechanische Daten. Der Schwierigkeitsgrad der Gründungsarbeiten hat einen erheblichen Einfluss auf die Wahl des Tragwerkssystems und auf die wirtschaftliche Spannweite.
5. Örtliche Gegebenheiten wie Zugänglichkeit für den Transport von Geräten, Materialien und Bauteilen. Welche Materialien sind in der jeweiligen Region verfügbar und wirtschaftlich? Ist Wasser oder Strom vorhanden? Kann ein hoher Technologiestandard verwendet werden oder muss die Brücke mit primitiven Methoden und einer geringen Anzahl von Facharbeitern gebaut werden?
6. Wetter- und Umweltbedingungen, Überschwemmungen, Hoch- und Niedrigwasserstände, Dürreperioden, Temperaturbereich und Länge der Frostperioden.
7. Topographie der Umgebung – offenes Land, flaches oder gebirgiges Land, landschaftlich reizvolle Gegend. Stadt mit kleinen alten Häusern oder Stadt mit Hochhäusern. Der Maßstab der Umgebung hat einen Einfluss auf den Entwurf.
8. Umweltanforderungen an die ästhetische Qualität. Brücken in Städten, die in das städtische Umfeld eingreifen und häufig aus nächster Nähe betrachtet werden – insbesondere Fußgängerbrücken – bedürfen einer behutsameren Formgebung und Behandlung als Brücken auf dem Land. Ist der Schutz von Fußgängern vor Spritzwasser und Lärm erforderlich? Ist ein Lärmschutz für Häuser in der Nähe der Brücke erforderlich?

Der Planer sollte den Standort der Brücke und ihre Umgebung besichtigen.

Grobe Skizze des Brückenentwurfs:

Wenn der Ingenieur sicher ist, dass eine Entwurfsidee in seinem Kopf entstanden ist, sollte er einen Bleistift und einen Maßstab zur Hand nehmen und mit Hilfe der in der Schule erlernten Skizze die wahrscheinliche Straßenrichtung, die Balkentiefe (bei Balkenbrücken), die Pfeiler, die Widerlager und die Unterkante des Balkens skizzieren.

Bei einem stark finanzierten Projekt ist ein hoher Schlankheitsgrad vorzuziehen, ansonsten, wenn der entscheidende Faktor die Kosten sind, kann der Schlankheitsgrad reduziert werden. Analysieren Sie die Skizze kritisch im Hinblick auf das Verhältnis zwischen den Spannweiten, den Freiraum unter dem Balken, die Bodenverhältnisse um die Pfeiler und die Widerlager, die Anpassungsfähigkeit der Pfeiler an die Umgebung, die Anzahl der Pfeiler und die Krümmung der vertikalen Ausrichtung. Nach der kritischen Analyse können mehrere Skizzen mit Änderungen des Entwurfs und der Stützbedingungen folgen. Erst jetzt sollte mit den Berechnungen begonnen werden, und zwar zunächst mit einfachen und groben Annäherungen, um zu prüfen, ob die angenommenen Abmessungen ausreichen und ob die erforderlichen Querschnittsflächen des Bewehrungsstahls oder der Spannglieder genügend Platz lassen, damit der Beton problemlos eingebracht und verdichtet werden kann. Dann können mit Hilfe von Computerprogrammen einige Durchläufe mit verschiedenen Tiefen oder anderen Variablen durchgeführt werden, um die wirtschaftlichsten Abmessungen zu finden; diese sollten jedoch nur dann gewählt werden, wenn keine anderen wesentlichen Anforderungen wie Ästhetik, Länge der Zufahrten, Neigungen usw. betroffen sind.

Wenn der Planer oder das Planungsteam seine Wahl getroffen hat, können die Hauptentwurfszeichnungen mit allen Abmessungen und Erläuterungen zur Genehmigung durch die Behörden erstellt werden. Da die Karte allein nicht ausreicht, um die Örtlichkeit und die Auswirkungen auf die Umwelt und das Erscheinungsbild deutlich zu zeigen, können ein Modell oder einige gut aufgenommene Fotos den Bürgern, Bauherren und Kritikern helfen, sich ein Bild von der Existenz der Brücke zu machen.

Fertigstellung des Brückenentwurfs:

Nach der Genehmigung des Entwurfs kann die endgültige Entwurfsarbeit mit strengen Berechnungen von Kräften, Spannungen usw. für alle Arten von Lasten oder Angriffen beginnen, und dann muss die strukturelle Detaillierung vorgenommen werden. Auch die Gerüste und Ausrüstungen, die für den Bau des jeweiligen Brückentyps benötigt werden, müssen ausgearbeitet werden. Es müssen zahlreiche Zeichnungen und Tabellen mit Tausenden von Zahlen und Ziffern für alle Dimensionen, Größen und Ebenen erstellt werden, mit Spezifikationen für die erforderliche Art und Qualität der Baumaterialien. Diese Phase bedeutet für den Brückenbauer den größten Arbeitsaufwand und erfordert ein hohes Maß an Wissen und Können.

Die Phase der konzeptionellen und ästhetischen Gestaltung benötigt einen vergleichsweise geringen Zeitaufwand, ist aber entscheidend für die aussagekräftige Qualität des Werkes.

Lehrgangsinhalt Brückenbau

Einführung

• Brückengeschichte
• Definition

Brückentypen

• Balken/Bogen
• Fachwerk
• Aufhängung
• Seilverspannt

Statische Systeme von Brücken

• Wie funktioniert eine Brücke
• Lastübertragung bei Balkenbrücken
• Lastabtragung bei Bogen- und Fachwerkbrücken
• Lastabtragung bei Hänge- und Schrägseilbrücken
• Lastabtragung bei Kragarmbrücken

Brückenelemente

• Hauptelemente der Brücke
• Typen von Spannweiten
• Oberbau versus Unterbau
• Unterbau Teil 1: Pfeiler
• Unterbau Teil 2 – Widerlager
• Brückenoberbau

Entwurfsmethodik von Brücken

• Hauptentwurfsmethoden
• Lastwiderstand
• ASD , LFD , LRFD-Methoden

Bemessungslasten von Brücken

• Unterschiedliche Lasten, die auf die Brücke einwirken
• Lasten
• Lasten unter Last
• Lastenberechnung , EINFLUSSLINIE
• Fußgängerverkehrslasten und dynamischer Zulässigkeitsfaktor
• Mehrfachanwesenheitsfaktor
• Verteilung der LL durch die Träger
• Wind- und Erdbebenlasten
• LRFD Erklärung zur Lastkombination