Parameterstudien unterschiedlicher Netzgeometrien mit Optimierung des Hängernetzes im Kämpferbereich für eine Netzwerkbogenbrücke

Abstract

Netzwerkbogenbrücken vereinen die statischen Vorteile einer Fachwerkbrücke mit denen einer Stabbogenbrücke. Hierbei werden im Gegensatz zu herkömmlichen Stabbogenbrücken die Hänger geneigt und zu einem fachwerkartigen Netz kombiniert. Es werden deutlich mehr Hänger mit geringeren Querschnitten angeordnet, die so angebracht werden, dass sie sich mehrmals kreuzen. Dadurch wird eine deutlich steifere Konstruktion als bei Stabbogenbrücken geschaffen. Die Anordnung, Neigung und Anzahl der Hänger sind entscheidend für die Effizienz des Tragwerks.<br />Auf Grund des statisch optimalen Systems kann eine geringere Bauhöhe für den Bogen und Versteifungsträger erzielt werden. Es entsteht ein deutlich leichteres Erscheinungsbild des Brückentragwerks, was eine größere Freiheit der architektonischen Gestaltung zulässt.<br />In Verbindung mit dem feinen, kaum wahrzunehmenden Hängernetz entsteht so eine ausgesprochen wirtschaftliche Konstruktion, die auf Grund des transparenten Tragwerkes auch ästhetischen Anforderungen leicht genügen kann und sich mit geringer Beeinflussung des städtebaulichen Umfeldes oder der Landschaft in die Umgebung einfügt. Zu Beginn der Diplomarbeit wird auf geschichtliche Entwicklung, Tragwirkung, Entwurf und Konstruktion einer Netzwerkbogenbrücke eingegangen. Es werden Möglichkeiten für den Entwurf eines für das Tragwerk entscheidenden Hängernetzes erläutert und Ausführungsbeispiele beschrieben.<br />Anschließend wird für ein konkretes Bauvorhaben eine Parameterstudie an drei unterschiedliche Hängeranordnungen durchgeführt. Ziel ist es eine wirtschaftliche Netzgeometrie zu finden, bei der es zu keinen Druckkräften in den Hängern kommt.<br />Im letzten Teil wird der Kämpferbereich, in dem sich die Hänger wesentlich anders verhalten als in mittleren Bereich des Bogens, analysiert und unterschiedliche Lösungsvorschläge erarbeitet.

Network arch bridges combine the structural benefits of a truss bridge with those of a tied arch bridge. The inclined hangers cross each other at least twice and are combined to form a lattice-like network.<br />Thus a much stiffer structure is obtained. The arrangement, angle and number of hangers are critical to the efficiency of the structure.<br />At the beginning of the master thesis historical development, structural behavior, design and construction of network arch bridges are discussed.<br />Subsequently a parameter study on three different hanger assemblies for a specific project is performed. The main goal is to find an economic geometry, in which there are no pressure forces in the hangers.<br />In the final part of the thesis the end of the span, at which the hangers behave differently than in the internal part of the span, is analyzed and different solutions are presented.<br />