Fußgängerbrücken

Drei Brücken im Vergleich


Bachelorarbeit, 2013

31 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Erklärung über die selbstständige Anfertigung der Bachelorarbeit

0. Einleitung

1. Steg Ökologischer Gehölzgarten, Oberhausen-Ripshorst
1.1. Beschreibung und Erläuterung des Entwurfs
1.2. Betrachtung im Details
1.3. Der Lastabtrag

2. Fußgängerbrücke in Kelheim,
2.1. Beschreibung und Erläuterung des Entwurfs
2.2. Betrachtung im Details
2.3. Der Lastabtrag

3. Tiergartenbrücke über die Mulde, Dessau
3.1. Beschreibung und Erläuterung des Entwurfs
3.2. Betrachtung im Details
3.3. Der Lastabtrag

4. Fazit

5. Quellenverzeichnis

6. Abbildungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ich versichere, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne unerlaubte Hilfe Dritter verfasst sowie keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel verwendet habe.

Alle Angaben, die inhaltlich oder wörtlich aus fremden Werken stammen, wurden kenntlich gemacht.

Diese Arbeit lag in gleicher oder ähnlicher Weise noch keiner Prüfungsbehörde, Fachhochschule oder Hochschule vor und wurde ebenfalls bisher noch nicht veröffentlicht.

0. Einleitung

Die Aufgabe von Architekten und Bauingenieuren ist die kompetente Gestaltung unserer gebauten Umwelt. Vor Beginn der Industrialisierung wurden Bauwerke von Bau- meistern entworfen und gebaut, die als Generalisten über Kenntnisse in allen Fachgebieten des Bauens verfügen mussten. Mit der zunehmenden technischen Entwicklung hat sich das relevante Wissen stark erweitert und in ver- schiedene Spezialgebiete verzweigt. Erhöhte funktionale Bedürfnisse erforderten die zunehmende Einbeziehung spezialisierter technischer Bereiche in die Bauplanung. Die Aufgaben der früheren Baumeister haben sich im Zuge der historischen Entwicklung auf verschiedene Berufsbil- der aufgeteilt. Heute gliedern sich die Tätigkeiten im Rah- men der Bauplanung primär in das gestalterische Wirken von Architekten und die technisch-konstruktive Arbeit von Ingenieuren. In beiden Berufsfeldern finden sich weitere Spezialisierungen auf gesonderte Fachgebiete wie die In- nenraumgestaltung oder die Planung der Gebäudetechnik. Die qualitativen, soziologischen und psychologischen As- pekte des Bauens einerseits, und die quantitativen, natur- wissenschaftlichen Aspekte andererseits sind heute (nach ursprünglicher Abdeckung durch einen generalistischen Baumeister) durch zunehmende Spezialisierung ungleich auf Architekten, Ingenieure und andere Spezialisten auf- geteilt. Die daraus entstehenden Konflikte lassen sich nur durch die Entwicklung eines gegenseitigen Verständnisses für die Arbeit des Anderen beseitigen. Aus diesem Grund möchte ich mich in meiner Bachelorthesis mit einem Aus- schnitt aus dem breitem Spektrum beschäftigen, dass bei- de Disziplinen in sich trägt.

Brücken, eigentliche Ingeniuersbauten, lassen jedoch einen großen Gestaltungsspielraum zu. Die Ästhetik einer Brücke entsteht erst durch ihr Tragwerk. Dadurch sind die Architekten und Ingenieure gezwungen in enger Koopera- tion miteinander zu stehen. Architekten müssen sich en- ger mit dem Tragwerk und Ingenieure sich mehr mit dem Entwurf auseinandersetzen. Erst durch die enge Zusam- menarbeit beider Disziplinen, einem sensiblen Umgang mit dem Entwurf, der Fähigkeit in Varianten zu denken und in ständiger Absprache entsteht ein gut durchdachter Entwurf bis in letzte Detail.

Insbesondere Fußgängerbrücken haben sich in den letzten Jahren zu einem eigenem Genre entwickelt. Da geringere statische Anforderungen an sie gestellt werden und somit ein größerer Freiraum besteht funktionale und ästhetische Gesichtspunkte mit einzubeziehen.

Anhand von drei realisierten Fußgängerbrücken möchte ich den Versuch unternehmen im Nachgang zu analysieren wie gut Architekten und Ingenieure zusammengearbeitet haben. Bei meiner Analyse werde ich zunächst den Entwurf erläutern. Im Anschluss werde ich die Details betrachten um danach den Lastabtrag zu beschreiben zu können. Es wird mir so ermöglicht die Brücken bezüglich ihres Trag- werks, Ästhetik, Schwerpunktsetzung und die entstande- nen Kosten zu vergleichen.

Die Grundlage für meine Analyse wird mein bisheriger Wis- sensstand in der Tragwerkslehre und verschiedenste Bü- cher zu dieser Thematik sein. Als angehende Architektin möchte ich den Versuch unternehmen ein Tragwerk ohne die Hilfe eines betreuenden Ingenieurs zu analysieren und zu verstehen.

Mike Schlaich schrieb zu dem Thema: „Wir Bauingeniuere wünschen uns Architekten, die [unsere] Ziele teilen. Leider trifft man aber immer wieder Architekten, bei denen vom einst so vielseitigen Baumeister nicht viel übrig ist, weil sie zu viele Kompetenzen abgegeben haben. Damit ist nicht nur fehlendes Verständnis für das Tragwerk und dessen Umsetzung gemeint. Auch Themen wie Schall, Wärme, Feuchtigkeit sind an die Baupysik delegiert, die technische Ausrüstung übernimmt der Haustechniker, den Innenaus- bau der Szenograf, für den Ablauf der Planung und Bau gibt es Projektsteuerer und für die Ausschreibung „quantity sur- veyors“. Was übrig bleibt, treibt hilflos in einer Suppe von 3-D-Blasen. Der Architekt läuft Gefahr, zum Bildchenmaler des Investors zu verkommen. Aus Werheim wird Alexa.“

(Aita Flury (Hg.), Kooperation.Zur Zusammenarbeit von Ingenieuren und Architekt, 2012, S.148)


1. Steg Ökologischer Gehölzgarten, Oberhausen-Ripshorst 1997

1.1. Beschreibung und Erläuterung des Entwurfs

Ort Oberhausen Technische Daten

Bauart Bogenbrücke Länge 130 m

Bauherr Kommunalverband Ruhrgebiet KVR, Essen Breite 3 m

Fertigstellung 1997 Dicke Überbau 30 cm

Entwurf, Ausführungsplanung: Schlaich, Bergermann und Partner Bogendurchmesser 370 - 550 mm

Bauüberwachung Architekt Diekmann und Lohaus, Hannover Strebendurchmesser 180 - 220 mm

Bauunternehmen Strabag, Hoch- und Ingenieurbau, Essen; Gewalzter Stahl 120 t

E. Rüter GmbH, Dortmund Gussstahl 36 t

Zusammenarbeit Dr. Pelle, Ingenieurbüro für Bauwesen,

Dortmund

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1 Grundriss Fußgängerbrücke Ripshorst

Organisation auf dem Grundstück

Für den Aufbau der des Emscher Landschaftsparkes wurden im Rahmen der Internationalen Bauausstellung Emscher Park (IBA) mehrere Modellprojekte realisiert. Eins davon ist der „Ökologische Gehölzgarten- Haus Ripshorst“. Das ursprünglich landwirtschaftlich genutzte Gelände rund um das Haus Ripshorst wird im Norden durch den Rhein-Herne-Kanal begrenzt. Die Erschließung im Norden wurde deswegen durch eine neue Fuß- und Radwegbrücke über den Kanal sicher gestellt. Sie ist gleichzeitig die neue Nord-Süd-Ver- bindung innerhalb des regionalen Grünzuges zwischen den Städten Oberhausen, Bottrop, Mühlheim und Essen. Die örtlichen Gegebenheiten gaben bestimmte Punkte vor, die die Brücke wenn möglich einhalten sollte. Im Norden kommt ein alter Bahndamm schiefwinklig zum Kanal an, der heute als Fußweg genutzt wird. Dieser Fußweg führt weiter zu der alten Fachwerkbrücke die über die Emscher führt. Damit war der Standort und auch der Winkel für das nördliche Widerlager gesetzt. Die Brücke sollte jedoch möglichst direkt zum „Haus Ripshorst“ führen welches wesentlich weiter östlich liegt. Desweiteren musste das Schiffahrtprofil freigehalten werden.1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2 Foto Fußgängerbrücke Ripshorst

Das besondere Merkmal des Entwurfs ist, ist die Beachtung aller genannten Punkte. Die Brücke kreuzt den Kanal nicht rechtwinklig, wodurch unnötige Abbiegungen und Knicke im Gehweg verhindert wurden. Die Brücke nimmt am Startpunkt die Richtung des Gehweges auf und führt dann in einem großzügigen Schwung über den Kanal. Der Fußgänger wird direkt in die Richtung des „Haus Ripshorst“ geleitet. Am Bahndamm, dem nördlichen Widerlager steigt der Weg bis zur Kanalmitte hin leicht an und fällt dann kontinuierlich bis zum Südufer ab. Die Brücke endet mit ihrem südlichen Widerlager auf dem Uferdamm, ca. 12m östlich der Dükeranlage. Der Überbau hat eine Länge ca. 140m und eine Breite von 3m.1

Konstruktion

Nachdem die Auflagerpunkte und die Gehwegform fest standen, musste eine passende Konstruktionsform gefunden werden. Es wurde sich letztendlich für eine Bogenbrücke entschieden, da Bogenbrücken für die Region typisch seien. Der Bogen verläuft in einer Raumkurve zwischen seinen beiden gegenüberliegenden Fußpunkten, sodass er als Stützlinie für den im Grundriss stark und im Aufriss leicht gekrümmten Gehweg wirkt. Der Bogen ist also nicht nur in seiner Ansicht gekrümmt sondern beschreibt auch in seiner Draufsicht eine S-förmige Kurve. Man kann sich den Verlauf des Bogens als Umkehrung einer Hängebrücke mit einem Tragseil und entlang der Gehwegmitte befestigten Hängern vorstellen. Der Stahlbogen hat eine Spannweite von 77m mit Einzelstützen mittig unter dem Gehweg oder V-Stützen im Abstand von je 3m. Der Rampenbereich über dem Südufer wird von direkt gegründeten Einzelstützen mit einem Abstand von 7-12 m getragen. Eine mögliche Erweiterung der Dükeranlage und der Verlauf einer Sauerstoffleitung wird von der Lage der Bogen-, Stützen- und Widerauflagerfundamente berücksichtigt.

Die Widerlager- und Bogenfundamente werden auf Großbohrpfählen gegründet, da durch Bachablagerungen bis in große Tiefen schlechte Baugrundverhältnisse vorgefunden wurden. Die Rampenstützen im Dükerbereich wurden auf Einzelbohrpfähle gesetzt. Die übrigen Einzelstützen im Rampenbereich konnten aufgrund niedriger Belastungen flach gegründet werden.

Die Brücke wurde in sechs Transporteinheiten im Werk vorgefertigt. Am Bauplatz wurden die Transporteinheiten zu drei Montageeinhei- ten zusammengefasst. Als erstes wurden die beiden Landabschnit- te montiert und anschließend das 60m lange Mittelstück mit Kränen zwischen die Randabschnitte eingehoben und verschweißt. Ganz am Ende wurde das Geländer montiert und der Korrosionsschutz im Bereich der Baustellennähte aufgebracht.2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3 Foto Montage Fußgängerbrücke Ripshorst

1.2. Betrachtung im Detail

Der Bogen (d=368 bis 550mm, t= 40 bis

60 mm), die Streben (d=178 bis 219mm, t =16 bis 22mm) und die Stützen (d= 219mm, t= 16mm) bestehen aus Stahlroh- ren (St 52-3), welche an den Knotenpunk- ten über Stahlgußteile (GS 18) verbunden sind. Desweiteren sind alle Anschlüsse an die Gehwegplatten und Fundamente Form- teile aus Stahlguß. Deswegen konnten die meisten Teile, außer der Fundamente vorge- fertigt werden.

Der Überbau besteht aus einem 30 cm hohen, geschweißten Stahlhohlkasten (t= 10 bis 20 mm). Er wird durch Längs- und Querrippen ausgesteift. Auf dem Stahlhohl- kasten wurde eine Dünnschichtbelag als Bo- denbelag aufgetragen. Die Strebenköpfe der Stützen sind mit dem darüber befindlichen Überbau verschweißt. Der Übergang zu den Widerlagern ist mit gelenkigen, aber nicht verschieblichen Anschlüssen versehen. Der Korrosionsschutz wird durch einen Anstrich gewährleistet.1

In Abb. 5 sieht man den Überbau, der mittig auf einer Einzelstütze aufliegt. Diese verläuft dann schräg bis zum Bogen und schließt hier mit einem Gußknoten an den Bogen an. Das Seilnetzgeländer wird außenseitig befestigt um eine bessere Entwässerung zu gewährleisten. Die sechs Streben in der Mitte und die ganz außenliegenden drei be- sitzen jeweils nur eine Strebe. Die restlichen Teilstücke haben V-Stützen (Abb. 6) um ihre Lasten in den Bogen einzuleiten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5 Querschnitt Einzelstrebe Fußgängerbrücke Ripshorst

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4 Ansicht Fußgängerbrücke Ripshorst

Von der Bogenmitte weggehend musste mit Hilfe von Doppelstreben der Lastabtrag des gekrümm- ten Überbaus gewährleistet werden. Auch wenn der Bogen in sich gekrümmt ist, nimmt er noch lange nicht die Krümmung des Überbaus in der Horizontalen auf. Deswegen entfernen sich Bogen und Überbau immer weiter voneinander. V-Stützen mit unterschiedlich langen Streben verbinden mit Gußknoten, Bogen und Überbau und sichern den Lastabtrag.1

Bei der Formfindung einer gekrümmten Bogenbrü- cke, muss darauf geachtet werden, dass möglichst die Streben in einer Ebene mit dem Bogen liegen. Jeder Punkt sollte im Gleichgewicht sein. Wobei der Schwerpunkt möglichst nah an den resultie- renden Auflagerkräften liegen sollte, um größere Horizontalbelastungen zu verhindern. Daraus ergibt sich die Idealform des Bogens für ständige Lasten. Durch die Krümmung der Brücke hat jedes Teil un- terschiedliche Außmaße und kaum ein Teil gleicht dem anderen. Alle Anschlusspunkte sind Sonder- anfertigungen, die sich den örtlichen Gegebenhei- ten anpassen.2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6 Querschnitt V-Stützen Fußgängerbrücke Ripshorst

1.3. Der Lastabtrag

Statisches System

Bei der Riphorster Brücke in Oberhausen wurde die Überlegung eines räumlichen Bogens, der für das Gewicht des auf ihm liegen- den, gekrümmten Überbaus druckbeansprucht ist, in die Tat umgesetzt. Es ist die Umkehrung der Hängebrücke mit gekrümmtem Überbau. Das Statische System ist deswegen einfach gehalten. Es gibt zunächst den Überbau, der durch einen Stahlhohlquerschnitt gebildet wird. Dessen Lasten werden alle 3m durch die darunter liegenden Streben abgetragen. In der Mitte leiten einzelne Streben die Lasten in den druckbeanspruchten Bogen. An den Seiten, wo sich Bogen und Überbau immer weiter in x und y-Richtung von- einander entfernen, wird der Lastabtrag mit V-Stützen gewährleistet. Die äußersten drei Streben, sind wieder Einzelstreben, da der Bogen und der gekrümmte Überbau nun so weit voneinander entfernt sind und in einem so flachen Winkel zueinander stehen, dass eine V-Stütze nicht mehr möglich war. Die Krümmung des Überbaus kann beim Aufzeigen des statischen Systems weitestgehend vernachlässigt werden, da die Lasteinzugflächen des Überbaus sich auf die darunter liegenden Streben beziehen. Die Streben haben eine relativ geringe Lasteinzugfläche von 3m x 3m. Die Krümmung ist bei dieser Länge vernachlässigbar, da die Außen- und Innen- seite noch annähernd gleich lang sind. Der Überbau ist durch innere Längs- und Querrippen ausreichend vor Verdrehung geschützt. Die Krümmung verursacht lediglich, dass die Streben im Randbereichen immer länger werden (größere Knicklänge), damit sie den Bogen erreichen. Desweiteren haben sie einen immer unterschiedlichen Winkel, in dem sie auf den Bogen treffen. Der Bogen ist in sich verdreht (räumlicher Bogen). Dadurch soll verhindert werden, dass der Auftreffwinkel der Streben zu flach sein könnte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7 Statisches System Fußgängerbrücke Ripshorst

Ständige Lasten

Jede Strebe wirkt mit der Kraft F als Einzellast auf den Bogen. Jede Einzellast bewirkt, dass sich die Stützlinie verändert. In Abb. 8 ist zu erkennen, dass zwei Einzelstützen eine ungüns- tigen Einfluss auf die Stützlinie haben. Der Abstand zwischen Stützlinie und Systemlinie wird sehr groß, wodurch sehr große zusätzliche Biegemomente entstehen. Durch den geringen Abstand der Streben auf dem Bogen, liegen die Systemlinie und die Stützlinie nah beieinander. Die Formel M=D*e ( Exzentrität e= Abstand zwischen Systemlinie und Stützlinie; D= Bogendruckkraft ) beweist, das dadurch nur geringe zusätzliche Momente im Bogen entstehen.1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 9 Einfluss der Streben auf die Stützlinie

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.10 Bogensystem

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Abb.11 Ersatzbalken

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.12 Momentverlauf Ersatzbalken

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 13 anzunehmender Momentverlauf im Bogen

Der Bogen ist die Umkehrung des Seils. Die Zugkraft im Seil wird im Bogen zur Druckkraft. Die Stützlinie des Bogens entspricht dem Biegemomentverlauf des Ersatzbalkens. Durch diese Analogie lassen sich die Bogen- und Auflagerkräfte ermitteln. Es ergibt sich, dass zwischen dem Biegemoment M, dem Stich f und der Horizontalen Schubkraft H der Zusammenhang H=M/f besteht.1 Daraus lässt sich erkennen, dass der geringe Stich des Bogens große Horizontalkräfte (Bogenschubkräfte) verursacht. Der Momentverlauf des Bogens hat im Scheitel Zug, auf den Bogenschenkeln oben Zug und durch die Einspannung an den Auflagern innen Zug.2 Hinzu kommen die entstehenden Momente aus den Streben. Daraus ergibt sich der Momentverlauf in Abb. 13. Der geringe Strebenabstand führt zu einer einigermaßen gleichmäßigen Belastung und zu gut verteilten zusätzlichen Momenten. Mit dem Momentverlauf finden wir auch die Begründung, wie der Bogen so schlank ausgeführt werden konnte (368mm-550mm). Weniger Streben hätten größere Biegemomente im Bogen hervorgerufen, da die Stützlinie dann weiter von der Systemlinie abweichen würden würde. Obwohl die Gesamtlast gleich wäre, hätte der Bogen dicker ausgeführt werden müssen. Insbesondere da der Bogen durch seine räumliche Verdrehung nicht mehr in einer Ebene mit seinen Auflagerpunkten ist. Die Verdrehung in x-Richtung erzeugt weitere Momente im Bogen.

[...]


1 vgl. Ernst&Sohn, Bautechnik 76 (1999), Heft 6, S.1

1 vgl. Ernst&Sohn, Bautechnik 76 (1999), Heft 6, S.2-3

2 vgl. Ernst&Sohn, Bautechnik 76 (1999), Heft 6, S.3-4

1 vgl. Ernst&Sohn, Bautechnik 76 (1999), Heft 6, S..3

1 vgl. Ernst&Sohn, Bautechnik 76 (1999), Heft 6, S. 3

2 vgl. Andreas Keil, Fußgängerbrücken: Stege und Rampen, Entwurf, Konstruktionen: Stege und Rampen, Entwurf und Konstruktion (28. August 2012), S. 63

1 vgl. Gottfried Leicher, Tragwerkslehre in Zeichnungen und Beispielen (Juni 2010), S.202f

2 Herleitung vgl. Gottfried Leicher, Tragwerkslehre in Zeichnungen und Beispielen (Juni 2010) S.200

1 Herleitung vgl. Gottfried Leicher, Tragwerkslehre in Zeichnungen und Beispielen (Juni 2010) S.200

2 vgl. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan M. Holzer, Beurteilung und Ertüchtigung historischer Tragwerke, Vorlesung 8: Tragverhalten der Gewölbe,(https://dokumente.unibw.de/pub/bscw.cgi/6214182)

Ende der Leseprobe aus 31 Seiten

Details

Titel
Fußgängerbrücken
Untertitel
Drei Brücken im Vergleich
Hochschule
Universität Kassel
Note
1,3
Autor
Jahr
2013
Seiten
31
Katalognummer
V268808
ISBN (eBook)
9783656598459
ISBN (Buch)
9783656598428
Dateigröße
3209 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Brücke, Fußgängerbrücke, Tragwerkslehre, Tiergartenbrücke, Dessau, Mulde, Steg ökologischer Holzgarten, Ripshorst, Architektur, Konstruktion
Arbeit zitieren
Julia van der Vorst (Autor), 2013, Fußgängerbrücken, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/268808

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