Brucken mit Stahlrohrtragwerken gestalten und realisieren

Dipl-Ing. Richard J. Dietrich ist Architekt und Bauingenieur, seit 35 Jahren im Brückenbau tätig und hat zahlreiche Brücken mit Stahlrohrtragwerken geplant und realisiert. Dr.-Ing. Stefan Herion ist Leiter des Kompetenzzentrums für Rohre und Hohlquerschnitte (CCTH) und Lehrbeauftragter für Hohlprofilkonstruktionen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Bis 2017 koordinierte er die Forschung und Lehre der dortigen Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine.

• 1 Warum Brücken mit Stahlrohrtragwerken? 91.1 Motivation 101.2 Historischer Hintergrund und Ausgangspunkt 12Exkurs: St. Louis Bridge, ein historisches Meisterwerk mit Rohrkonstruktion (1870) 14Exkurs: Stahlrohre an der Eisenbahnbrücke über den Firth of Forth (1890) 161.3 Brückenbau gestern und heute 201.4 Herstellung von Stahlrundrohren 211.5 Konstruktive und gestalterische Vorteile von Stahlrundrohren 221.6 Knotenverbindungen in Stahlrohrtragwerken 241.7 Status quo im Brückenbau mit Stahlrohrtragwerken 26Exkurs: Brücke über den Rhein-Herne-Kanal BUGA 1997, Gelsenkirchen 302 Brücken mit Stahlrohrtragwerken gestalten 332.1 Sieben Pfeiler der Brückenbaukunst 342.2 Planungsprozess allgemein 352.2.1 Idee und Entwurf 352.2.2 Konstruieren und Berechnen 362.2.3 Ausführungsplanung 362.2.4 Ausschreibung und Vergabe 362.2.5 Baudurchführung 362.3 System „Integrale Planung“ 372.3.1 Gestalt und Kontext 382.3.2 Stoff und Funktion 402.3.3 Struktur und Tauglichkeit 41Exkurs: Die Kronprinzenbrücke in Berlin von Santiago Calatrava 462.3.4 Form und Schönheit 482.3.5 Herstellung und Wirtschaftlichkeit 522.3.6 Unterhalt und Dauerhaftigkeit 562.3.7 Ökologie und Nachhaltigkeit 582.3.8 Ganzheit 603 Brücken mit Stahlrohrtragwerken realisieren 633.1 Projektierung konkret 643.1.1 Bauherrschaft 643.1.2 Planer 64Exkurs: Luitpoldbrücke in Bamberg, der Bauherr entscheidet selbst 663.2 Entwurf 67Exkurs: Kettenbrücke in Bamberg, Entwerfen mit extremen Vorgaben 703.3 Ausführungsplanung 723.3.1 Unterbau 723.3.2 Überbau 743.3.3 Nebentragwerk 763.3.4 Brückenausstattung 803.3.5 Korrosionsschutz und Farbe 843.3.6 Beleuchtung 863.3.7 Beheizung 903.4 Ausschreibung und Vergabe 923.5 Baudurchführung 933.5.1 Herstellung Unterbau 943.5.2 Herstellung Überbau 95Exkurs: Bau der Achenbrücke in Marquartstein 973.5.3 Montage Überbau 993.6 Unterhalt 1013.7 Kosten 1034 Beispiele integral geplanter Brücken mit Stahlrohrtragwerken 1054.1 Baumstützenbrücke im Brückenensemble in den Traunauen bei Traunstein, 1998 – 2000 1064.2 Spiralhängebrücke an der Einfahrt nach Weiden i. d. Oberpfalz, 1995 – 1998 1124.3 Stabbogenbrücke über den Main-Donau-Kanal in Bamberg, Luitpoldbrücke, 2005 – 2006 1184.4 Fischbauchträgerbrücke über den Main-Donau-Kanal in Bamberg, 2006 (Wettbewerb) 1244.5 Netzwerkbogenbrücke in Stahlrundrohrkonstruktion über die Tiroler Achen in Marquartstein, 2012 1304.6 Fachwerkbrücke BAB A3 Würzburg–Nürnberg, Würzburg-Heidingsfeld, 2009/10 (Wettbewerb) 1364.7 Zusammenfassung 1424.7.1 Projektbeteiligte 1424.7.2 Vergleich integral geplanter Brücken 142Literaturverzeichnis der Kapitel 1 bis 4 1465 Technische Hinweise zur Bemessung und Ausführung von Brücken mit Stahlrohrtragwerken 1475.1 Ausführung 1485.1.1 Geschweißte Verbindungen 1485.1.2 Knoten aus Stahlguss 1505.2 Statischer Nachweis nach EN 1993-1-8 1535.3 Nachweis der Ermüdungsfestigkeit 1545.3.1 Einführung 1545.3.2 Ermüdungsnachweis nach DIN EN 1993-1-9(Nennspannungskonzept) 1555.3.3 Ermüdungsnachweis nach DIN EN 1993-1-9(Strukturspannungskonzept) 1575.3.4 Ermüdungsnachweis nach CIDECT(Strukturspannungskonzept) 1585.3.5 Zusammenfassung 1636 Stand der Forschung und Entwicklung 1656.1 Stand der Forschung zu geschweißten Fachwerkknoten 1666.2 Stand der Forschung zu geschweißten Stumpfstößen 1686.3 Stand der Forschung Knoten aus Stahlguss 1716.4 Aktuelle Entwicklungen in der Forschung 1727 Bemessungsbeispiel 1737.1 Auslegungsmöglichkeiten der Hohlprofilanschlüsse 1747.1.1 Allgemeines 1747.1.2 Querschnittsabmessungen und Lieferlängen warmgefertigter Hohlprofile 1747.1.3 Gewählte Knotenparameter im Bauwerksentwurf 1767.1.4 Gültigkeitsbereiche in DIN EN 1993-1-9(Nennspannungskonzept) 1767.1.5 Gültigkeitsbereiche in CIDECT bzw. ISO 14347(Strukturspannungskonzept) 1767.2 Bemessung Knoten 203 mit FEM 1767.2.1 Geometrie 1767.2.2 FE-Modell 1767.2.3 Beanspruchungen 1787.2.4 Vernetzung und Elementgröße 1787.2.5 Ergebnisse Gurtrohr 610 × 50, Lastfall 355 1797.2.6 Ergebnisse Zug-Strebe 355 × 35, Lastfall 355 1807.2.7 Bewertung der Ergebnisse 1807.3 Bemessung Knoten 213 mithilfe von SCF-Formeln 1807.3.1 Geometrie 1807.3.2 Beanspruchungen 1827.3.3 Bestimmung der Spannungskonzentrationsfaktoren SCF 1827.4 Zusammenfassung 1867.4.1 Bemessungsverfahren 1867.4.2 K-Knoten mit Spalt 1867.4.3 Stumpfstoß 1867.4.4 Weitere Hinweise 186Literaturverzeichnis der Kapitel 5 bis 7 188Anhang: Profiltafel MSH 189