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Brücken aus Stahlbeton und Spannbeton: Entwurf, Konstruktion und Berechnung

Brücken aus Stahlbeton und Spannbeton: Entwurf, Konstruktion und Berechnung

Ralph Holst, Karl Heinz Holst

ISBN: 978-3-433-60305-5

Apr 2014

828 pages

Description

Dieses Buch gibt einen umfassenden Überblick über den Stahlbeton- und Spannbetonbrückenbau. Die Berechnungs- und Planungsgrundlagen für Straßen- und Eisenbahnbrücken werden dargestellt, die einzelnen Bauwerksteile detailliert beschrieben sowie typische Bauvorgänge erklärt. Bemessung und Konstruktion werden sowohl theoretisch als auch anhand zahlreicher Beispiele dargelegt. Ein umfangreiches Kapitel ist dem Thema
Lehrgerüste gewidmet.

Für die 6. Aufl age wurde dieses Standardwerk erweitert und aktualisiert. Es berücksichtigt die eingeführten Fassungen der Eurocodes mit den jeweiligen Nationalen Anhängen für Deutschland, die neue Ril 804 der Bahn
sowie die neuen europäischen Lagernormen der DIN EN 1337-Reihe. Das Werk ist sowohl eine strukturierte Einführung für den Berufseinsteiger als auch ein übersichtliches Nachschlagewerk für den erfahrenen
Praktiker.
Vorwort zur sechsten Auflage V

Aus dem Vorwort zur ersten Auflage VI

Einführung 1

1 Berechnungsgrundlagen für Brückenbauwerke 3

1.1 Bauten im Bereich öffentlicher Nutzung 3

1.1.1 Genehmigungspflicht und Zulassungsverfahren 3

1.1.2 Bauten im Bereich der Straßenbauverwaltung des Bundes und der Länder 5

1.1.3 Bauten im Bereich der Eisenbahnen des Bundes und der Länder 6

1.1.4 Grundbegriffe der Tragwerksplanung 7

1.1.5 Vorschriften und Bautechnische Regelwerke 10

1.2 Einwirkungen aus dem Straßenverkehr 12

1.2.1 Zuordnung des Straßenverkehrs 12

1.2.2 Vertikallasten, charakteristische Werte 14

1.2.3 Horizontallasten, charakteristische Werte 16

1.2.4 Einwirkungen für Ermüdungsberechnungen 17

1.2.5 Außergewöhnliche Einwirkungen 19

1.2.6 Sonstige Einwirkungen 22

1.2.7 Ermittlung von Verkehrsbelastungen für Straßenbrücken 23

1.2.8 Einwirkungskombinationen für die Grenzzustände 24

1.3 Einwirkungen aus militärischem Fahrzeugverkehr 27

1.4 Einwirkungen aus dem Eisenbahnverkehr und -betrieb 31

1.4.1 Übersicht 31

1.4.2 Vertikallasten, charakteristische Werte 31

1.4.3 Dynamische Einwirkungen 35

1.4.4 Horizontallasten, charakteristische Werte 43

1.4.5 Längsgerichtete Einwirkungen 46

1.4.6 Druck -Sog-Einwirkun gen aus Zug ver kehr (aerodynamische Einwirkungen ) 53

1.4.7 Einwirkungen für Ermüdungsberechnungen 56

1.4.8 Außergewöhnliche Einwirkungen des Eisenbahnverkehrs 58

1.4.9 Sonstige Einwirkungen 61

1.4.10 Ermitlung von Verkehrsbelastungen für Eisenbahnbrücken 62

1.4.11 Einwirkungskombinationen für die Grenzustände 65

1.5 Einwirkungen aus dem Fußgänger- und Radwegver kehr 67

1.5.1 Vertikale Lasten, charakteristische Werte 67

1.5.2 Horizontale Lasten, charakteristische Werte 68

1.5.3 Außergewöhnliche Einwirkungen 69

1.5.4 Sonstige Einwirkungen 69

1.5.5 Ermitlung von Verkehrsbelastungen für Fußgängerund Radwegbrücken 69

1.5.6 Einwirkungskombinationen für die Grenzustände 70

1.6 Einwirkungen aus Änderungen der Stützungsbedingungen 71

1.7 Einwirkungen aus Windlasten 73

1.7.1 Allgemeine Zusammenhänge 73

1.7.2 Windkräfte bei Brücken 76

1.8 Temperatureinwirkungen 81

1.8. 1 Begriffe und Formelzeichen 81

1.8. 2 Temperatureinwirkungen auf Brückenbauwerke 82

1.8. 3 Temperatureinwirkungen auf Brückenpfeiler 87

1.8. 4 Kombination für die Grenzustände 87

1.9 Schnitkräfte aus Einwirkungen infolge vertikaler Verkehrslast 87

1.9.1 Belastungsprinzip 87

1.9.2 Verkehrslast und Einfluslinie 88

1.9.3 Verkehrslast und Einflusfeld 90

1.10 Berechnungsbeispiele 94

1.10.1 Ermitlung einer Windkraft 94

1.10.2 Ermitlung eines Biegemomentes eines Balkentragwerkes 95

1.10.3 Ermitlung eines Biegemomentes eines Flächentragwerkes 96

1.10.4 Ermitlung der charakteristischen Werte der Einwirkungen und der Verkehrslastgrupen für eine Eisenbahn brücke 99

2 Gestaltung der Brückenbauwerke 119

2.1 Gestaltungsmerkmale 119

2.2 Querschnittsgestaltung 120

2.2.1 Bedeutung der Querschnittsform 120

2.2.2 Plattenquerschnitte 121

2.2.3 Plattenbalkenquerschnitte 123

2.2.4 Hohlkastenquerschnitte 126

2.3 Längsschnittgestaltung 130

2.3.1 Balkenbrücken 130

2.3.2 Rahmenbrücken 133

2.3.3 Integrale Brücken 136

2.3.4 Bogenbrücken 137

2.3.5 Fachwerkbrücken 142

2.3.6 Durchlässe 142

3 Planungsgrundlagen der Verkehrslastträger 149

3.1 Planung von Straßenbrücken 149

3.1.1 Brückenlänge und Wahl der Stützweite 149

3.1.2 Wahl der Querschnittsbreiten 157

3.1.3 Bauhöhe, Konstruktionshöhe und lichte Höhe 162

3.1.4 Brückenende und Übergang zur Straßentrasse 168

3.2 Planung von Eisenbahnbrücken 171

3.2.1 Problemstellung des Eisenbahnbrückenbaus 171

3.2.2 Überlegungen zur Gestaltung der Bauwerke 173

3.2.3 Eisenbahnspezifische Konstruktionsanforderungen 175

3.2.4 Bauhöhe, Konstruktionshöhe und lichte Höhe 183

3.2.5 Konstruktionsbesonderheiten zur Abtragung längsgerichteter Kräfte 187

3.2.6 Feste Fahrbahnen 191

3.2.7 Brücken in der Hochgeschwindigkeitsstrecke Köln-Frankfurt 196

3.2.8 Brückenende und Übergang zur Eisenbahntrasse 199

3.3 Erfordernisse der Entwurfsplanung 201

3.3.1 Bedeutung eines Bauentwurfes 201

3.3.2 Einzelheiten der Entwurfsbearbeitung 203

4 Lehrgerüste 209

4.1 Aufgaben und allgemeine Anforderungen 209

4.2 Baustoffe und Bauelemente 210

4.2.1 Schalhaut und Schalung 210

4.2.2 Bauelemente aus Holz 212

4.2.3 Bauelemente aus Stahl 214

4.3 Bauliche Durchbildung der Traggerüste 223

4.3.1 Einteilung der Gerüste 223

4.3.2 Konstruktive Anordnung der Verbände 225

4.3.3 Besonderheiten für Traggerüste von Spannbetonbrücken 229

4.4 Berechnungsgrundlagen 232

4.4.1 Sicherheiten 232

4.4.2 Einwirkungen aus vertikalen und horizontalen Lasten 232

4.4.3 Nachweis der Horizontalkräfte 235

4.4.4 Verformung der Traggerüste 244

4.4.5 Gründungen 245

4.5 Schalungs- und Obergerüst 245

4.5.1 Konstruktive Durchbildung 245

4.5.2 Schalungsdruck 249

4.6 Berechnungsbeispiel: Traggerüst als Rüstträgergerüst 252

4.6.1 System, Aufgabenstellung und Abmessungen 252

4.6.2 Nachweis der Rüstträgerbeanspruchung Feld 1 und Feld 3 253

4.6.3 Nachweis der horizontalen Einwirkungen 256

4.6.4 Darstellung 261

4.7 Traggerüstbauweisen 263

4.7.1 Entwicklung des Lehrgerüstbaus 263

4.7.2 Traggerüste von Bogenbrücken 264

4.7.3 Traggerüste von Balkenbrücken 272

5 Überbauten der Brückenbauwerke 291

5.1 Entwicklung der Tragsysteme im Überbau 291

5.2 Berechnungsgrundlagen für Überbauten 293

5.2.1 Tragverhalten von Plattentragwerken 293

5.2.2 Tragverhalten von Balkentragwerken 339

5.2.3 Maßgebende Schnittgrößen aus äußeren Einwirkungen 378

5.2.4 Schnittgrößen aus Vorspannung 382

5.2.5 Vorgespannte Tragwerke im Gebrauchszustand 408

5.3 Bemessung der Betonbauteile 429

5.3.1 Bemessungskonzept der DIN-EN 1992-2/NA, 1991-1-1/NA 429

5.3.2 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Biegung und Längskraft 436

5.3.3 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Querkraft 444

5.3.4 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Torsion 454

5.3.5 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Ermüdung 460

5.3.6 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit 472

5.3.7 Grenzzustände der Verformungen und Schwingungen im Eisenbahnbrückenbau 503

5.3.8 Besondere Bemessungsprobleme 506

5.4 Grundsätze der baulichen Durchbildung 519

5.4.1 Anordnung der schlaffen Bewehrung 519

5.4.2 Anordnung der Spannbewehrung 525

5.4.3 Querschnittsrandkappen 540

5.5 Berechnungsbeispiele 545

5.5.1 Fußgängerbrücke, vorgespannt 545

5.5.2 Rechtwinklige Fahrbahnplatte , schlaffbewehrt 563

5.5.3 Rechtwinklige Fahrbahnplatte , vorgespant 575

6 Widerlager von Brückenbauwerken 599

6.1 Form, Aufgabe und Zweckbestimmung der Widerlager 599

6.2 Konstruktion und Tragverhalten der Widerlager 601

6.2. 1 Konstruktionsformen 601

6.2. 2 Tragverhalten eines Widerlagers 612

6.3 Berechnung eines Widerlagers 624

6.3. 1 Einwirkungen auf das Widerlager 624

6.3. 2 Nachweis der Standsicherheit 638

6.3. 3 Bemessung und Bewehrungsführung 646

6.4 Berechnungsbeispiele 653

6.4. 1 Ermitlung der Standsicherheit eines schiefwinkligen Widerlagers 653

6.4.2 Bemessung einer einfachen Widerlagerstützwand 673

7 Stützen und Pfeiler 695

7.1 Konstruktion und Gestaltung 695

7.1.1 Stützen 695

7.1.2 Pfeiler 699

7.2 Berechnung und Bemessung 702

7.2.1 Zum Tragverhalten von Stahlbetondruckgliedern 702

7.2.2 Nachweisverfahren 707

7.2.3 Bemessungserfordernisse 708

7.2.4 Stütze und Fundament 722

7.3 Berechnungsbeispiele 727

7.3.1 Ermittlung der charakteristischen Werte der Einwirkungen auf die Mittelstütze einer Zweifeldstraßenbrücke 727

7.3.2 Rechteckstütze mit Knicksicherheitsnachweis nach dem Modellstützenverfahren 734

7.3.3 Rechteckstütze mit Knicksicherheitsnachweis nach Theorie II. Ordnung 737

7.3.4 Rechteckstütze mit Fahrzeuganprall 742

7.3.5 Rechteckstütze und Fundament 745

8 Brückenlager 749

8.1 Begriffe, Einteilungen, Symbole 749

8.2 Statische und kinematische Einwirkungen am Lager 752

8.2.1 Haupt- und Nebenschnittgrößen 752

8.2.2 Einwirkungen auf die Lager 755

8.3 Konstruktion und Lagerungsplan 759

8.3.1 Bauliche Durchbildung der Lager 759

8.3.2 Auflagerbank 761

8.3.3 Lagerungsplan 763

8.4 Lagerarten 766

8.4.1 Feste Lager 766

8.4.2 Bewegliche Lager 769

8.4.3 Elastomerverformungslager 773

9 Fahrbahnübergänge und Brückengeländer 779

9.1 Fahrbahnübergänge 779

9.1.1 Problemstellung und Berechnungsansätze 779

9.1.2 Einfacher Überbauabschluss für kleine Dehnwege 780

9.1.3 Fahrbahnübergänge aus Asphalt 781

9.1.4 Fahrbahnübergänge aus Stahl und Elastomer 782

9.2 Nachweis an Überbaurändern 787

9.3 Brückengeländer 789

10 Brückenentwässerung 793

10.1 Allgemeine Anforderungen 793

10.2 Anordnung der Brückenabläufe 794

10.2.1 Straßenbrücken 794

10.2.2 Eisenbahnbrücken 795

10.3 Abführung des Oberflächenwassers 796

10.4 Entwässerung der Widerlagerwandrückseite 798

Ausklang 801

Literaturverzeichnis 805

Stichwortverzeichnis 809

Nachweis der verwendeten Bilder 813