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Betonbrücken [2]

[75] Betonbrücken sind Tragwerke, die in reinem Stampfbeton ohne Eiseneinlagen ausgeführt werden. Meist ist es zweckentsprechend, auch die zugehörigen Widerlager und Pfeiler in Stampfbeton auszuführen.[75]

Da der reine Stampfbeton nur kleine Zugspannungen aufnehmen kann (bei einem Mischungsverhältnis 1 : 3 bis 1 : 4 etwa bis zu 3 kg/qcm), so kann derselbe nur bei jenen Tragwerken angewendet werden, bei welchen keine oder nur sehr kleine Biegungsspannungen auftreten. Dies sind Stampfbetondeckplatten für kleine Durchlässe bis zu höchstens 1 m und insbesondere Bogenbrücken. Diese können als eingespannte Bogen oder als Dreigelenkbogen mit einem Scheitel- und zwei Kämpfergelenken ausgebildet werden. Eingespannte Stampfbetonbogen sind statisch unbestimmte Konstruktionen und erleiden infolge der Temperaturwirkung besonders in der Kämpferfuge erhebliche Biegungszugspannungen und müssen aus diesem Grunde, um Rissebildungen hintanzuhalten, in größeren Stärken ausgebildet werden. Deshalb sind sie den Steinbogen wirtschaftlich nicht viel überlegen. Hingegen werden sie mit Vorteil bei schiefen Bogen verwendet, um den komplizierten Fugenschnitt der Steinbogen zu vermeiden. Sie werden daher in der Regel für kleinere Spannweiten angewendet und für größere nur dann, wenn sich guter Baustein in der Nähe der Baustelle nicht vorfindet. Viel günstiger hingegen sind die statisch bestimmten Dreigelenkbogen, wobei hauptsächlich der ungünstige Einfluß der Temperatur ausgeschieden wird. Ein weiterer Vorteil der Anordnung von Dreigelenken ist der, daß verschiedene andre Störungen unschädlich gemacht werden, wie Senkungen und Formänderungen des Lehrgerüstes, Widerlagerverdrehungen und -verschiebungen, ferner die durch das Schwinden des Betons bedingten Formänderungen u. dergl. Bei eingespannten Bogen haben diese schädlichen Einflüsse Rissebildungen zur Folge, die in einem Betonbogen selbstverständlich viel stärker auftreten als in gefugtem Mauerwerk, wo sich eben die Formänderungen über eine Anzahl von Fugen verteilen und daher nur ganz schwache Risse zur Folge haben.

Um die Betonbogen stampfen zu können, bedürfen dieselben einer sehr solid ausgeführten Schalung, die auf einem festen, unnachgiebigem Gerüste gestützt sein muß.

Die Stampfung der 15–20 cm hohen Betonschichten erfolgt in der Regel senkrecht zur Bogenleibung, und nur wo diese gegen die Kämpfer zu Heiler als 35–40° wird, wird man ähnlich wie bei einer Mauer in der Richtung der Leibung stampfen müssen, wobei man eine pfostenweise zu verlängernde äußere Schalung noch vorzusehen haben wird. Stampfbetonbogen bis etwa 20 m Spannweite werden in einem Zuge betoniert, so daß am Scheitel und den beiden Kämpfern begonnen und in der Nähe der Bogenviertel geschlossen wird. Bei größeren Spannweiten teilt man den Bogen in einzelne Teilstücke oder Lamellen, deren Größe sich nach der Tagesleistung richtet und die durch radiale, gegen das Lehrgerüst abgestützte Schalungen abgegrenzt werden. Dabei soll getrachtet werden, das Lehrgerüst möglichst symmetrisch zu beladen. Bevor die neuen Teilstücke betoniert werden, müssen die Flächen der anschließenden Teilstücke zwecks besseren Verbundes aufgerauht und mit dünnflüssigem Zementmörtel beworfen werden. Fig. 1 zeigt den Betonierungsvorgang der Moselbrücke bei Sauvage.

Das übliche Mischungsverhältnis für Stampfbetonbogenbrücken ist 1 : 3 : 5 bis 1 : 4 : 6 mit einer Betondruckfestigkeit nach 28 tägiger Lufterhärtung von durchschnittlich 250 kg/qcm. An jenen Stellen, wo stärkere Druckbeanspruchungen auftreten, wie in der Nähe der Gelenke von Dreigelenkbogenbrücken, nimmt man bessere Mischungsverhältnisse, etwa 1 : 1 : 2 : 5 oder 1 : 2 : 2 mit einer durchschnittlichen Druckfestigkeit von rund 350 kg/qcm. Die Gelenke bei Stampfbetonbogenbrücken werden ausgeführt aus Stein, Beton und Eisenbeton, aus Blei- und Asphaltplatten, aus Eisen oder Stahl.

Steingelenke wurden von Köpcke eingeführt und bestehen darin, daß sich zwei Quader (natürlich harter Stein, in der Regel Granit oder Beton) in zylindrischen Flächen von konkaver und konvexer Krümmung berühren, wobei die konkave Fläche einen größeren Krümmungshalbmesser als die konvexe besitzt. Ganz glatt zubearbeitete Quader können sich unmittelbar in den Gelenksflächen berühren. Nachdem aber in der Regel stets immer kleinere Unebenheiten vorhanden sein werden, wird man zur Ausgleichung einen dünnen, 2 bis 3 mm starken Weichbleistreifen einlegen.

Die Berechnung der Gelenke erfolgt in der Regel nach der Hertzschen Formel

Darin bezeichnet P die Kraft, mit welcher die Zylinder in der Länge 1 aufeinandergepreßt werden, r₁ und r₂ die Krümmungshalbmesser an der Berührungsstelle; die Inanspruchnahme σ kann für Granit bis zu 200 kg qcm, für Betonquader aus guter Mischung 90 kg/qcm gewählt werden.

Fig. 2 zeigt das Granitscheitelgelenk der Eyachbrücke bei Imnau, einem Stampfbetonbogen von 30 m Stützweite und 3 m Pfeilhöhe. Fig. 3 zeigt das Kämpfergelenk aus Stampfbeton der Elbebrücke in Dresden-A.

In neuerer Zeit werden die Betongelenkquader mit Eiseneinlagen bewehrt, um ihre Druckfestigkeit zu erhöhen. Diese Eiseneinlagen bestehen entweder in einer Spiralumschnürung oder in einfachen, quer zur Druckrichtung gelegten Eisenstäben. Fig. 4 zeigt die Gelenkssteine der[76] neuen Augustusbrücke über die Elbe in Dresden, einem Korbbogengewölbe in Stampfbeton mit verschiedenen Oeffnungen von 17,6–39,3 m Spannweite.

Als Bleigelenke werden Walzbleistreifen von 15–25 mm Dicke verwendet und derart verlegt, daß die Bleiplatte das mittlere Drittel der Fugenbreite einnimmt. Um eine bessere Gelenkwirkung zu erzielen, wird bei den neueren Ausführungen der Bleistreifen so schmal ausgeführt, als es die zulässige Druckbeanspruchung des Bleies (120 kg/qcm) zuläßt. Um den Bleistreifen in der Fugenmitte zu erhalten, werden öfter durch eine Aussparung der Schalung keilförmige Holzschaufeln von unten eingelegt, die die Bleiplatten stützen, während gleichartige Holzkeile die obere Fuge der Bleiplatte begrenzen. Um das Herausziehen der Holzkeile nach vollendeter Stampfung zu erleichtern, werden ihre Seitenflächen mit dünnem Blech bekleidet, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist, die das Scheitelgelenk der letzten Oeffnung des Strümpfelbachviaduktes darstellt. Auch die Bleiplatten wirken nur als unvollkommene Gelenke und sind so lange wirksam, als die Fugen, in denen sie eingelegt sind, offen bleiben. Für diesen Fall muß man jedoch trachten, ein Abgleiten der Bleiplatte zu verhindern durch Dollen und ähnliche Vorrichtungen.

Eisen- oder Stahlgelenke sind bedeutend vollkommener als die vorangeführten Gelenkarten, aber auch viel teurer. Sie werden als Wälzgelenke oder als Zapfengelenke ausgeführt. Die Wälzgelenke bestehen aus zwei Stahlgelenksstücken mit konvexer und konkaver Krümmung, die den Gelenkdruck durch kräftige Lagerkörper auf den Beton übertragen. Nach außen hin, werden die eisernen Wälzgelenke verdeckt und nur durch eine schmale Bewegungsfuge sichtbar gemacht, während die vollkommensten Gelenke, die eisernen Zapfengelenke, vollständig sichtbar gelassen werden. Fig. 6 zeigt das Lichtbild der Straßenbrücke über die Mosel bei Schweich, die aus drei Hauptöffnungen von 46 m Lichtweite und 6,17 m Pfeilhöhe besteht. Die Scheitelstärke [77]

[78] beträgt 1 m, jene am Kämpfer 1,30 m und ist im Längsschnitt dieser Brücke in Fig. 7 (S. 77) wiedergegeben. In der Tabelle S. 78 wurde eine übersichtliche Zusammenstellung der größeren Stampfbetonbogenbrücken, geordnet nach der Größe der Spannweite, von 40 m angefangen, mit den wichtigsten Baudaten wiedergegeben.

Literatur: [1] v. Leibbrand, Gewölbte Brücken, Fortschritte der Ingenieurwissenschaften, Leipzig 1897. – [2] Förster, Steinerne Brücken, Handbuch der Ingenieurwissenschaften, 4. Aufl., Leipzig 1904. – [3] Büsing und Schumann, Der Portlandzement und seine Anwendung im Bauwesen, 3. Aufl., Berlin 1905. – [4] Müller-Breslau, Die graphische Statik der Baukonstruktionen, Bd. 1, 4. Aufl., Stuttgart 1905. – [5] Melan, Handbuch der Ingenieurwissenschaften, Bd. 2, 3. Aufl., Leipzig 1906. – [6] Engesser, Ueber weitgespannte Wölbbrücken, Zeitschr. f. Architektur- und Ingenieurwesen 1907, Heft 5. – [7] Färber, Dreigelenksbogenbrücken und verwandte Ingenieurbauten, Stuttgart 1908. – [8] Zimmermann, Der Dreigelenksbogen aus Stein, Beton oder Eisenbeton, Stuttgart 1909. – [9] Mehrtens, Vorlesungen über Ingenieurwissenschaften, Bd. 2, 2. Aufl., Leipzig 1910. – [10] Emperger, Handbuch für Eisenbetonbau, Bd. 4, 2. Aufl., Berlin 1911. – [11] Melan, Der Brückenbau, Bd. 2, Leipzig und Wien 1911.

Nowak.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4., Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7.