Handbuch Brücken - Entwerfen, Konstruieren, Berechnen, Bauen und Erhalten

4 Querschnittsgestaltung (S. 179-180)

4.1 Querschnittsgestaltung in Abhängigkeit von System und Funktion
Francesco Aigner und Thomas Petraschek

4.1.1 Allgemeines

In diesem Abschnitt werden nur Querschnitte der Fahrbahntragwerke betrachtet. Tragkabel, Hänger, Pylon-, Bogen- und Pfeilerquerschnitte bleiben unberücksichtigt.

Allgemein lassen sich vom Baustoff losgelöst drei unterschiedliche Typen von Querschnitten angeben: Die Platte, der Plattenbalken und der Kastenquerschnitt. Durch schubfeste Kopplung längs der Verbindungskanten wirken die Einzelelemente zu Gesamtquerschnitten zusammen. Durch Plattenwirkung, oder bei durchlaufenden Plattensystemen auch durch Gewölbewirkung, werden konzentrierte Lasten verteilt. Bei aufgelösten Querschnitten wie beim Plattenbalken oder beim Kastenquerschnitt wirken diese Elemente gleichzeitig als Druck- bzw. als Zugscheiben des Gesamtquerschnitts.

Durch konsequente Ausnutzung der Vorteile der Grundformen lassen sich für Sonderfälle entsprechende Kombinationen und Sonderquerschnitte entwickeln. Querschnitte der Fahrbahntragwerke moderner Brücken erfüllen in der Regel mehrere Aufgaben: Sie bilden den Raumabschluss, enthalten die eigentliche Verkehrsfläche, die in der Regel durch eine Platte konstanter oder veränderlicher Dicke gebildet wird (Fahrbahn bei Straßenbrücken, Geh- und Radweg bei Fußgänger- und Radwegbrücken, Begrenzung des Schottertrogs oder Tragelement für eine feste Fahrbahn bei Eisenbahnbrücken) und sind Bestandteil der Haupttragkonstruktion oder diese selbst. Besonders ausgeprägt ist die mehrfache Bedeutung des „Tragwerks" bei Brücken für besondere Verwendung, z. B. Rohrbrücken.

Hier bildet das Tragwerk gleichzeitig den Verkehrsweg, den Raumabschluss und das Haupttragwerk. Somit kann der Tragwerksquerschnitt nur im Zusammenhang mit der übergeordneten Tragwerkskonstruktion gesehen werden. Es spielen bei der Wahl und Festlegung des Querschnitts die Stützweiten, die Tragwerksschlankheit h/l, die Tragwerksbreite, die Krümmungsverhältnisse im Grundriss, die Größe der Nutzlast und das Montagesystem eine entscheidende Rolle.

Da der gewählte Querschnitt nicht nur die Kosten für den Überbau, sondern auch das gesamte Erscheinungsbild einer Brücke maßgeblich beeinfl usst, sind bei der Querschnittswahl außer technischen, betrieblichen und wirtschaft lichen auch gestalterische Überlegungen anzustellen. Durch Ausnutzung von Hell-Dunkel- und Licht- Schatten-Eff ekten, durch gezielte Farbgebung bei Stahlbrücken bzw. Oberflächengestaltung bei Betonoberfl ächen sowie durch entsprechende Ausbildung der Kappen lassen sich die Tragwerke optisch auflockern und strecken.

Im Rahmen der Projektierung ist aus der Bandbreite grundsätzlich in Frage kommender Querschnitte jener auszuwählen, der die Randbedingungen (hinsichtlich Gestaltung, Kosten, Tragwirkung, Dauerhaftigkeit, eventuell Flexibilität) objektiv und subjektiv insgesamt am Besten erfüllt. Die Wahl der Querschnittsart und -geometrie ist an bestimmte Vorgaben gebunden. Durch die Nutzung ist die Querschnittsgeometrie teilweise vorgegeben, z. B. Lichtraumprofi le bei Eisenbahnbrücken oder Regelquerschnitte bei Straßenbrücken. Die Nutzlasten von Eisenbahnbrücken sind in der Regel um ein Vielfaches größer als jene von Straßenbrücken. Wegen der kleinen einzuhaltenden Verformungen (Durchbiegungen, Endtangentenverdrehungen) ergeben sich vor allem bei Bahnbrücken steife Tragwerke. Hingegen sind die Steifi gkeitsanforderungen der Straßenbrücken und – vor allem – der Fußgängerbrücken geringer. Bei letzteren ist wegen der Möglichkeit, weiche Tragwerke mit geringer Masse auszubilden, das Schwingungsverhalten zu berücksichtigen. Versteifungsträger weit gespannter Schrägkabel- oder Hängebrücken erfordern – schon mit Rücksicht auf die Bauzustände – aerodynamisch stabile Querschnitte.

Auch besondere Anforderungen bezüglich des Temperaturverlaufs in der Fahrbahnplatte können Einfl uss auf den Baustoff und die Querschnittsausbildung haben. Soll sich z. B. aus Gründen der Verkehrssicherheit die Tragwerksplatte einer Straßenbrücke bei Sonneneinstrahlung möglichst gleichmäßig erwärmen, wird man eine Betonplatte gegenüber einer Stahlplatte bevorzugen und weit ausladende Konsolen vermeiden. Auch die Unterbringung von Versorgungsleitungen oder der Brückenentwässerung kann für die Querschnittsgestaltung von Bedeutung sein (siehe Kapitel 10.5).