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Eine Brücke ist ein Bauwerk, das zwei durch einen Gewässer (Fluss, Bach, Meeresbucht), einen Verkehrsweg (Straße, Eisenbahn, Kanal) oder ein Tal getrennte Landflächen so miteinander verbindet, dass dieses Hindernis leicht überquert werden kann. Einteilung Eine Brücke kann nach mehreren Kriterien eingeteilt werden: Feste und bewegliche Brücken Feste Brücken sind Brücken die sich nicht bewegen lassen. Stellen einen Großteil der Brücken dar.
Bewegliche Brücken werden eingesetzt, wenn sich aus den örtlichen Gegebenheiten ergibt, dass sich eine feste Brücke nicht einsetzen lässt. Dies kann sein, wenn zum Beispiel in flachen Gebieten eine Anrampung zu teuer wäre und ohne Anrampung eine zu geringe Durchfahrtshöhe für die untenliegende Verkehrslinie bliebe. Dabei wird die Brücke durch die Art der Bewegung genauer beschrieben: · Klappbrücke: Tower Bridge · Drehbrücke: siehe Structurae · Hubbrücke: Beispiel einer Hubbrücke · Zugbrücke: ähnlich der Klappbrücke, nur die Art der Konstruktion ist unterschiedlich · schwimmende Brücke: aus Schiffen oder anderem schwimmenden Material (Pontonbrücke) Nach dem Material Holz Erstes Brückenbaumaterial in Form von über ein Tal oder Gewässer gefallener Baumstamm. Auch heute noch verwendet man Holz bei: · Fußgängerbrücken · untergeordneten Brücken: zum Beispiel Güterwegbrücken oder Hauszufahrten · Stege · als Geländer Selten wird Holz auch für größere Brücken verwendet. In der Nähe des finnischen Mäntyharju wurde 1999 die höchste für Straßenverkehr zugelassene Holzbrücke der Welt fertiggestellt. Stein
Ebenfalls schon früh wurde Stein als Brückenbaumaterial eingesetzt, und zwar in Form von Naturbrücken (Steinbögen) oder auch später in bearbeiteter Form (Bogenbrücken, Viadukte). Heute ist Steim beim Brückenbau nur noch von untergeordneter Bedeutung in Form von Verkleidungen. Seil Mehrer Arten der Verwendung von Seilen : 2-Seilbrücke : besteht aus einem Tragseil (unten) und einem Halteseil (oben). Dies ist eine sehr wackelige Angelegenheit weil sich das Trag- und das Halteseil horizontal zueinander verschieben können. 3-Seilbrücke : Verbesserung der 2-Seilbrücke durch ein weiteres Halteseil und Verbindungen von den Halteseilen u dem Tragseil. Dadurch erreicht man ein höhere Stabilität, und das Benutzen der Brücke wird sicherer. 4-Seilbrücke : Verbesserung gegenüber der 3- Seilbrücke durch ein weiteres Tragseil. Dabei wird zwischen den beiden Tragseilen ein Belage (meistens aus Holz) befestigt. Dies erhöht den Komfort der Benützung. Heute in Europa nur mehr als Swarovski Hängebrücke oder Schrägseilbrücke in Verwendung. Als reine Seilbrücke nicht mehr in Verwendung. Bei Völkern in Afrika, Südamerika und Mikronesien noch in Verwendung. Das Seil besteht meistens aus Naturfasern, manchmal auch aus Stahl. Beton Beton ist ein Gemisch aus Zement, Gesteinskörnung (Sand und Kies) und Wasser. Er kann außerdem Betonzusatzstoffe und Zusatzmittel enthalten. Dieses Material eignet sich hervorragend um Brücken zu bauen, weil er sich in flüssiger in jede Form gießen lässt und nach Aushärtung (ca. 24 Tage) einen gut auf Druck beanspruchbaren künstlichen Stein ergibt. Leider ist Beton (wie auch Stein) in der Lage groß Druckkräfte und nur sehr geringe Zugkräfte aufzunehmen. Gusseisen Gusseisen ist eine Eisen-Legierung mit niedrigerem Schmelzpunkt als Stahl und ist daher leichter verarbeitbar. Auf Grund der geringeren Stabilität hat Gusseisen bei Konstruktionsbauten keine Bedeutung mehr und wurde von Stahl abgelöst. Viele Brücken wurden früher aus Gusseisen gebaut, zum Beispiel die Gußeisenbrücke über den Severn. 1796 wurde in Laasan in Schlesien die erste Gusseisenbrücke in Deutschland errichtet. Ein Bild dieser Brücke ist bei Handelswege in Niederschlesien zu sehen. Die meisten der Gusseisenbrücken waren der steigenden Belastung nicht gewachsen und wurden daher durch Stahlbrücken ersetzt. Stahl Stahl ist eine Veredelung des Roheisens in Form von Legierungen. Dabei weißt er eine sehr gute Aufnahmefähigkeit gegenüber Druck- sowie Zugkräften auf. Er hat aber einen entscheidenden Nachteil. Er rostet (=oxidiert). Was einen hohen Wartungsaufwand nach sich zieht. Stahlbeton
Stahlbeton ist eine Verbindung der positiven Eigenschaften von Beton und Stahl. Dabei schließt der Beton den Stahl normalerweise (außer bei einigen Spannbetonsystemen) und schützt ihn so vor dem rosten. Der Stahl bringt seine Zugfestigkeit in diese Verbindung mit ein. Diese Verbindung ist nur möglich weil beide Stoffe eine sehr ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizient haben, das heiß das sich beide Stoffe bei Wärmeeinwirkung um das gleiche Maß ausdehnen. Es gibt mehrere Arten von Stahlbeton · Stahlbeton : In eine Schalung wird die Bewehrung gelegt und diese dann mit Beton ausgegossen. Dies Stahlbetonart wird auch als schlaff-bewehrt bezeichnet · Spannbeton : Hier wird ein Teil der Bewehrung vorbelastet (gezogen). Dadurch ergibt Entlastungsreaktion. · interne Vorspannung Die interne Vorspannung wird im Betonquerschnitt geführt. Sie ist nicht auswechselbar. · externe Vorspannung Die externe Vorspannung wird außerhalb des Betonquerschnittes geführt. Sie ist auswechselbar. Verbundtragwerk
Bestehen aus mehreren Baustoffen die räumlich getrennt sind (vergleiche Stahlbeton). Zum Beispiel: Stahlträger auf denen eine Stahlbetonplatte liegt. Der Verbund zwischen den Stahlträgern und der Stahlbetonplatte wird über Dübel gewährleistet. Dadurch kommt es zu einer kraftschlüssigen Verbindung. Pontonbrücken nach dem statischem System Das statische System beschreibt, wie eine Brücke zu berechnen ist, und davon abhängig zum Beispiel, welche Materialen in Frage kommen. Balken
Der Balken, der eine Sonderform der Platte mit einer sehr geringen Breite, ist eine der einfachsten Brücken. Um eine entsprechende Breite zu erreichen, muss man mehrere Balken nebeneinander legen. Dabei überträgt sich die Belastung nur auf dem Balken der gerade belastet wird. Je nach Auflageranzahl und -art unterscheidet man zwischen statisch bestimmten Balken und statisch unbestimmten Balken. Statisch bestimmte Balken besitzen 1 festes Auflager und beliebig viele bewegliche Auflager. Statisch unbestimmte Balken besitzen beliebig viele feste und bewegliche Auflager. Als fest bezeichnet man ein Auflager dann wenn es horizontal gehalten wird, es sich also nicht bewegen kann. Ein bewegliches Auflager hingegen kann sich horizontal bewegen. Diese Bewegungsmöglichkeit ist nötig, da sich sonst die Ausdehnung eines Brücke durch Wärmeeinfluss nicht abbauen kann. Diese Bewegung wirkt dann als zusätzliche Belastung auf die Brücke und es kann im schlimmsten Fall zum Einsturz der Brücke kommen. Platte Die Platte ist vom statischem System her ähnlich einem Balken. Der Vorteil gegenüber dem Balken ist jedoch, das sich die Kräfte die auftreten über eine größere Fläche aufgenommen werden (Verteilungswirkung). Daher kann die Platte im Regelfall dünner ausgeführt werden. Dabei muss jedoch auf die Ecken besondere Rücksicht genommen werden, da dort stärckere Belastungen auftreten. Plattenbalken
Der Plattenbalken ist eine Verbindung von den positiven Eigenschaften einer Platte und denen des Balkens. Da bei Brücken mit großer Länge, eine Platte sehr dick wird, werden unter die Platte ein oder mehrere Balken eingefügt. Dadurch leitet die Platte die Belastungen nur die kurze Streck zu den Balken (anders als alleine, die weite Strecke zum Auflager). Dadurch kann die Platte wiederum dünner ausgeführt werden. Die Balken leiten dann die Belastungen zu den Auflagern. Rahmen Ein Rahmen ist eine Brücke die keine bauliche Trennung zwischen dem Tragwerk und den Widerlagern (siehe Punkt C) vorsieht. Daher ist sie sehr wartungsarm. Fachwerke Fachwerke sind aufgelöste Tragwerke. Diese weisen den Vorteil auf das sie einen geringeren Materialverbrauch haben, als vergleichbare Brücken aus Platten oder Balken. Dabei werden die Stäbe des Fachwerks vorwiegend auf Zug und Druck belastet. Es gibt mehrere Arten von Fachwerken (auf den Brückenbau bezogen): Bogenbrücken Ein Bogenbrücke besteht aus einem Bogen, der Fahrbahn und den Hängern bzw. Stehern. Ein Bogen hat den Vorteil, dass er nur durch Druckkräfte belastet wird. Daher kann man Materialen verwenden die keine Zugkräfte aufnehmen können, wie Stein und Beton. Daher ist diese Art der Konstruktion bei vielen alten Brücken zu sehen. Es gibt mehrere Arten von Bogenbrücken: Schrägseilbrücken Eine Schrägseilbrücke aus den Pylonen, der Fahrbahn und den Kabeln oder Seilen. Sie eignet sich gut um weite Strecken freitragend zu überwinden. Alle Kräfte der Brücke werden über die Seile in den Pylon eingebracht, der diese dann senkrecht als reine Druckkräfte in den Untergrund eingebracht. Da die Seile im Pylon umgelenkt werden, entsteht ein Gleichgewicht, das die Fahrbahn trägt. Sie sind jedoch bei weiten Spannweiten sehr gegen Windschwingungen anfällig. Hängebrücke Die Hängebrücke ist ähnlich der Schrägseilbrücke und der Bogenbrücke mit untenliegender Fahrbahn. Bei der Hängebrücke wird zwischen Pylonen ein Tragseil aufgehängt. An diesem Tragseil werden Hänger befestigt, welche die Fahrbahn tragen. Berühmtes Beispiel einer Hängebrücke ist die Golden Gate Bridge in San Franzisko USA. Sie sind jedoch bei weiten Spannweiten sehr gegen Windschwingungen anfällig wie der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge [1] in den USA am 1. Juli 1940 gezeigt hat. nach dem Verkehrsmittel Eine Brücke wird nach der wichtigsten Verkehrs- oder Transportlast unterteilt. Einige Beispiele : · Straßenbrücken · Eisenbahnbrücken · Radwegbrücken · Fußgängerbrücken · Förderbandbrücken · Leitungsbrücken · Flussbrücken · Sonderformen von Straßenbrücken · Hangbrücke · Behelfsbrücke · Pionierbrücke nach der Grundrissgestaltung Da sich bei einer Straßenbrücke die Straße und das Gewässer unter verschiedenen Winkel kreuzen, wird unterschieden in : · gerade Brücken · schiefe Brücken Weites ist es auch möglich, dass sich die Straße in einer Kurve befindet, man spricht dann von einer · gekrümmten Brücke Sonderformen Viadukt Ein Viadukt ist einer Brücke ähnlich. Bei einem Viadukt ist aber nicht das Überwinden eines Hindernisses, sondern das steigungsarme Überqueren einer Senke das Hauptziel. Viadukte wurden von den alten Römern zur Trinkwasserversorgung benutzt. Derartige Bauwerke wurden aber auch im Eisenbahnbau häufig eingesetzt. Durchlass Ein Durchlass wird dann verwendet, wenn eine Brücke wirtschaftlich zu teuer käme. Ein Beispiel wäre, wenn eine Straße auf einem sehr hohen Damm verläuft und ein kleiner Bach zu überqueren ist. Bestandteile Werden anhand einer Straßenbrücke aufgezählt. Andere Brückenarten haben mache Teile nicht andere dafür zusätzliche die eine Straßenbrücke nicht hat (vergleiche feste und bewegliche Brücken). Auch besitzt nicht jede Straßenbrücke alle Teile sondern werden für jede Brücke nach den Erfordernissen vom Planer ausgewählt. Überbau Tragwerk Unterbau Widerlager Sind die Teile einer Brücke, die die Belastungen einer Brücke in den Untergrund leiten. Sie befinden sich am Brückenanfang und -ende. Gleichzeitig ist das Widerlager das Übergangsbauwerk zwischen der Brücke und der angrenzenden Straße. Pfeiler Sind jene Teile, die Belastungen in der Mitte einer Brücke in den Untergrund leiten. Pylon Sind ähnlich Pfeilern, nur dass sie über das Tragwerk hinausreichen. (Siehe 3.7 Schrägseilbrücken und 3.8 Hängebrücke) Kämpfer Sind eine besondere Bezeichnung eines Widerlager bei einer Bogenbrücke. Fundament Sind jene Teile der Brücke die direkt auf dem Untergrundstehen Siehe auch : Gründung (Bauwesen) Lager Dienen der Übertragung der Belastung vom Tragwerk auf die Wiederlager, Pfeiler,.. . Rollenlager Bestehen aus einem Stahlzylinder, die seitlich gehalten wird und Auflagerflächen ebenfalls aus Stahl. Kann sehr große Bewegungen der Brücke ausgleichen. Elastomerlager Bestehen aus einem flexibler Kunststoff, in den Stahlplatten eingearbeitet wurden. Kann nicht so große Bewegungen wie ein Rollenlager aufnehmen, jedoch sind diese wartungsärmer, weil der Stahl nicht mit Luft und Feuchtigkeit in Berührung kommt und deshalb nicht rosten kann. Steckeisenlager Bei kleinen Brücken wird diese Form der Lagerung angewendet. Da diese Lagerungsart nicht beweglich ist, entstehen Spannungen in den Steckeisen. Da die Brücke jedoch klein ist, sind die Ausdehnungen nicht sehr groß Randbalken Sind dem Rad- und Fußgängerverkehr vorbehalten. Sie dienen ebenfalls als Grenze zur Fahrbahn. Der Randbalken ist gegenüber der Fahrbahn um 15-25 cm erhöht. Abdichtung und Entwässerung Abdichtung Ist dazu vorhanden, das durchsickerndes Wasser aus dem Belag das Tragwerk nicht durchfeuchten kann. Dadurch wird verhindert, das die Bewehrung nicht zu rosten beginnt. Entwässerung Hier wird das Wasser das auf der Brücke abläuft von der Fahrbahn abtransportiert wird und die Verkehrssicherheit gewährleistet bleibt. Beläge Ist der Teil einer Brücke auf dem der Verkehr stattfindet. Ist meist aus Asphalt oder Beton. Auf untergeordneten Wegen, wie Forstwegen oder Hauszufahrten, auch aus Holz möglich. Ausrüstung Geländer Dienen als Absturzsicherung der Fußgänger Leitschienen Dienen als Schutz der Fußgänger vor von der Spur abgekommenen Fahrzeugen und als Absturzsicherung dieser. Fahrbahnübergang Werden gebraucht um Bewegungen von Brücken auszugleichen. Diese Bewegungen kommen von der Wärmeausdehnung des verwendeten Materials. Machen sich beim darüber fahren meist durch ein Rumpeln bemerkbar. Hier mehrere Konstruktionen von Fahrbahnübergängen · Fingerkonstruktion · Scherenkonstruktion · elastische Belagsdehnfugen. Weblinks · http://www.bernd-nebel.de/bruecken/ · http://www.brueckenbau-links.de/ - Brückendatenbank · http://www.brueckenweb.de · http://www.karl-gotsch.de/ · http://www.structurae.de/ - Internationale Galerie und Datenbank des Ingenieurbaus · http://www.bridgebuilder-game.com/ - Computerspiel, das den Brückenbau simuliert
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