Handbuch Brückenbau

Entwurf und Konstruktion für alle Tragwerksformen und Bauarten von Brücken

Das Buch ist ein Wegweiser für den optimierten und gestalteten Entwurf von Brückenbauwerken, die funktionsgerecht und gleichzeitig mit gestalterischem Anspruch konstruiert werden. Dies kann nur gelingen, wenn umfassend und von Planungsbeginn an alle Anforderungen und Randbedingungen für Tragwerksform und Bauweise berücksichtigt werden. Eine Stärke des Buches ist der bauart- und baustoffunabhängige Zugang zum Brückenentwurf.

Die Eurocodes für den Brückenbau in Deutschland wurden 2013 verbindlich eingeführt. Die sog. DIN-Handbücher Brückenbau fassen die normativen Regelungen der für den Brückenbau relevanten Eurocode-Teile und zugehörigen Nationalen Anhänge, jeweils für die Bauarten Beton, Stahl und Stahlverbund sowie die Einwirkungen, zusammen. Darüber hinausgehende Hilfsmittel werden weder von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) noch vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) herausgegeben. Die früher bei Ernst & Sohn publizierten "Leitfäden Brückenbau" wird es nicht mehr geben. Das neue Handbuch Brückenbau von Karsten Geißler schließt diese Lücke, indem es neben der umfangreichen Darstellung der Grundsätze zum Entwurf von Straßen- und Eisenbahnbrücken zahlreiche Erläuterungen, Hintergrundwissen und Berechnungsbeispiele zur Konstruktion und Bemessung von Massiv-, Stahl- sowie Verbundbrücken enthält. Alle erforderlichen Nachweise werden bei Anwendung der Eurocodes ausführlich dargestellt. Ein besonderer Vorteil liegt in der erschöpfenden Behandlung von Sonderkapiteln, wie z.B. die Gleis-Tragwerk-Interaktion und die dynamische Beanspruchung bei Eisenbahnbrücken oder die Berücksichtigung der Wölbkrafttorsion über die Lastquerverteilung bei Stahlüberbauten. Natürlich sind manche Stoffgebiete zur Berechnung auch über den Brückenbau hinaus für den Allgemeinen Hochbau gültig und aktuell, wie z.B. die Konstruktion und Bemessung von Stahlverbundbauteilen.

Angesichts der Verkehrsprognose für den Bundesverkehrswegeplan wird zukünftig ein wesentliches Aufgabengebiet die Bewertung und Ertüchtigung des Brückenbestandes sein. Insbesondere die Straßenbrücken der 1960er bis 1980er Jahre bedürfen der Untersuchung, ob sie dem wachsenden Verkehrsaufkommen und steigenden Achslasten standhalten und wie sie ertüchtigt werden können. In einem eigenen Kapitel werden die Vorgehensweise bei der Zustandserfassung und -bewertung sowie Ertüchtigungsmaßnahmen behandelt. Typische Tragsysteme, Materialkennwerte, die Entwicklung der Verkehrslasten und der Nachweiskonzepte werden erläutert. Eine knappe, auf das Wesentliche beschränkte historische Einführung, mehr als 35 Übersichtsblätter mit aktuellen ausgeführten Beispielen zu häufigen Brückentypen, Hinweise zu Fußgängerbrücken und ein Überblick über die Elemente der Brückenausstattung runden das Werk ab.

Der Autor stellt mit diesem Werk all sein Wissen und seinen reichen Erfahrungsschatz aus der Planungs- und Prüfingenieurpraxis sowie Gutachtertätigkeit zur Verfügung, um das hohe Niveau des Brückenbaus in Deutschland und damit ein wesentliches Stück Baukultur zu befördern. Ein einzigartiges und unverzichtbares Handbuch für jeden Brückenbauer.

KAPITEL I BRÜCKENENTWURF

1 Zur geschichtlichen Entwicklung des Brückenbaus

2 Grundlagen für den Brückenentwurf
Planungsphasen und Regelwerke für den Entwurf
Ziele für den Brückenentwurf
Baukulturelle sowie ästhetische Anforderungen
Anforderungen aus der Funktionalität sowie der Statik und Konstruktion des Tragwerks
Technische Anforderungen aus der Herstellung
Herstellkosten und Nachhaltigkeit

3 Entwurfsvarianten für das Haupttragwerk
Balkenbrücken - Vollwandträger
Rahmen, integrale und semiintegrale Bauwerke Balkenbrücken - Fachwerkträger
Bogenbrücken
Stabbogenbrücken
Netzwerkbogenbrücken
Schrägseilbrücken
Hängebrücken
Sonstige Tragsysteme

4 Entwurf des Lagerungssystems
Grundsätze für das Lagerungssystem
Lagerung für im Grundriss gekrümmte Überbauten
Elastische Lagerung
Lagerung auf Betongelenken
Verzicht auf Lager - integrale Brücken

5 Entwurfsgrundlagen für die Unterbauten
Pfeiler und Stützen
Widerlager
Gründungen für Pfeiler und Widerlager

KAPITEL II ALLGEMEINE BEMESSUNGSGRUNDLAGEN

1 Baurecht und Anerkannte Regeln der Technik
Für den Brückenbau relevante Gesetzlichkeiten in Deutschland
Anerkannte Regeln der Technik und Normen im Brückenbau

2 Sicherheitskonzept der normativen Regelungen für den Brückenbau
Zuverlässigkeitstheoretische Berechnungsmethoden zur Ermittlung der Bemessungswerte
Charakteristische Werte, Teilsicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerte
Beispiele zur Ermittlung der Bemessungswerte, Teilsicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerte
Einwirkungskombinationen für den Brückenbau

3 Einwirkungen für Straßen-, Eisenbahn- und Fußgängerbrücken
Ständige Einwirkungen
Zeitveränderliche Einwirkungen aus Verkehr auf der Brücke - Verkehrslasten
Windeinwirkungen
Temperatureinwirkungen
Schneelasten
Einwirkungen während der Bauzustände
Einwirkungen infolge Erdbeben

4 Normative Einwirkungskombinationen
Grenzzustand der Tragfähigkeit
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Bewegungen und Horizontalkräfte zur Bemessung von Lagern und Übergangskonstruktionen

KAPITEL III MASSIVBRÜCKEN - ENTWURF, KONSTRUKTION UND BEMESSUNG

1 Detaillierung der Entwurfsgrundlagen für Überbauten von Massivbrücken
Mögliche Querschnittsausbildungen für Deckbrücken
Spannbetonbauwerke - Konstruktion und Dimensionierung der Vorspannung

2 Konstruktion und Bemessung von Massivbrücken
Baustoffkennwerte
Querschnittseigenschaften
Schnittgrößenermittlung
Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit
Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Nachweis der Ermüdungsfestigkeit
Dauerhaftigkeit und sonstige konstruktive Regelungen zur baulichen Durchbildung

3 Bemerkungen zu den Bauverfahren für die Überbauten
Herstellung des Überbaus auf Traggerüst
Herstellung des Überbaus durch Taktschieben
Herstellung des Überbaus durch Freivorbau
Herstellung des Überbaus mit Fertigteilen

4 Bemessung und Konstruktion der Bauteile der Unterbauten
Stützen und Pfeiler
Widerlager
Gründungen

KAPITEL IV ÜBERBAUTEN VON STAHL- UND STAHLVERBUNDBRÜCKEN - ENTWURF, KONSTRUKTION UND BEMESSUNG

1 Detaillierte Entwurfsgrundlagen - Tragsysteme, Querschnittsausbildung, Konstruktionsgrundsätze
Tragsysteme
Konstruktionsgrundsätze für vollwandige Balkenbrücken
Konstruktionsgrundsätze für Walzträger in Beton (WIB-Bauweise)
Konstruktionsgrundsätze für vollwandige Rahmenbrücken
Konstruktionsgrundsätze für Fachwerkbrücken
Konstruktionsgrundsätze für Stabbogenbrücken
Konstruktionsgrundsätze für Netzwerkbogenbrücken
Konstruktionsgrundsätze für Schrägseilbrücken

2 Allgemeine Regeln zur Bemessung und baulichen Durchbildung von Stahlbrücken
Allgemeine Regeln zur Sicherstellung ausreichender Dauerhaftigkeit
Konstruktion und Bemessung orthotroper Fahrbahnplatten

3 Konstruktion und Bemessung von Stahlbrücken
Baustoffkennwerte
Querschnittseigenschaften
Schnittgrößenermittlung
Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT)
Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Nachweis der Ermüdungsfestigkeit
Spezielle Bemessungsprobleme

4 Bemessung von Stahlverbundbrücken
Allgemeines
Baustoffe
Konstruktive Regelungen zur baulichen Durchbildung
Querschnittseigenschaften
Schnittgrößenermittlung
Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT)
Bemessung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Nachweis der Ermüdungsfestigkeit
Regelungen für spezifische Bauweisen

KAPITEL V BAUSTOFFUNABHÄNGIGE GRENZKRITERIEN UND SPEZIELLE NACHWEISE

1 Grenzkriterien für die Verformungsnachweise
Straßen- und Fußgängerbrücken
Eisenbahnbrücken

2 Grenzkriterien für dynamische Auswirkungen bei Eisenbahnbrücken
Vertikale Beschleunigungen bei Eisenbahnbrücken
Nachweis der maximalen horizontalen Beschleunigung der Überbauten stählerner Eisenbahnbrücken

3 Nachweis der resonanten Erregung für Eisenbahnbrücken
Grundlagen des Nachweises
Abgrenzungskriterien für den Ausschluss der Resonanz
Vereinfachter Nachweis
Detaillierte Berechnungen

4 Schwingungsnachweis für Fußgängerbrücken
Mögliche Anregung durch Personen
Zur Berechnung
Grenzwerte
Maßnahmen zur Vermeidung von Schwingungen

5 Gleis-Tragwerks-Interaktion bei Eisenbahnbrücken, Schienenspannungsberechnung
Vereinfachte Berücksichtigung für die Verteilung der Horizontallasten aus Bremsen/Anfahren
Vereinfachte Erfassung der Horizontalkräfte im Überbau aufgrund temperaturabhängiger Zwängungen durch die Gleis-Tragwerks-Interaktion
Detaillierte Gleis-Tragwerks-Berechnung bzw. Schienenspannungsberechnung
Konstruktive Maßnahmen zur Verringerung der Schienenspannungen

KAPITEL VI BRÜCKENAUSSTATTUNG

1 Allgemeines

2 Lager
Lagertypen
Hinweise für die Planung und Bemessung der Lager

3 Fugen- und Übergangskonstruktionen
Fahrbahnübergangskonstruktionen für Straßenbrücken
Konstruktion der Fugen- und Übergangskonstruktionen für Eisenbahnbrücken

4 Sonstige Brückenausstattungen
Kappen
Geländer und deren Befestigung
Schallschutzwände und deren Befestigung
Schutzeinrichtungen auf Straßenbrücken
Brückenentwässerung

KAPITEL VII BEWERTUNG UND ERTÜCHTIGUNG DER BESTANDSBAUWERKE

1 Systematisierung der Bestandsbauwerke
Typische Tragsysteme älterer Stahlbrücken
Bogenbrücken aus Mauerwerk
Typische Tragsysteme älterer Stahlbeton- und Spannbetonbauwerke

2 Bewertung bestehender Brücken
Vorgehensweise bei der Bewertung
Bauwerksprüfung und Zustandsbewertung
Materialkennwerte
Belastungsentwicklung
Nachweiskonzepte

3 Möglichkeiten zur Bauwerksertüchtigung
Bauwerkserhaltung bzw. -verstärkung
Verstärkung von Stahlbrücken
Verstärkung von Massivbrücken
Ertüchtigung von Bogenbrücken aus Mauerwerk

BEISPIELVERZEICHNIS

BRÜCKENVERZEICHNIS

LITERATURVERZEICHNIS

STICHWORTVERZEICHNIS

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