Zur Optimierung von Netzwerkbogen­brücken

Ziel der Arbeit war die Etablierung des Tragsystems Netzwerkbogenbrücke als wirtschaftliche und ästhetische Alternative zur klassischen Stabbogenbrücke mit vertikalen Hängern. Dabei sollte eine möglichst optimale Lösung für dieses Brückentragwerk entwickelt werden. Mit diesem Brückensystem kann für den mittleren Spannweitenbereich, der einen optimalen Einsatzbereich für Stabbogenbrücken darstellt, eine äußerst wirtschaftliche Lösung bereitgestellt werden. Außerdem ist durch das ästhetische und filigrane Erscheinungsbild der Netzwerkbogenbrücken eine Erweiterung in der gestalterischen Palette für Brückentragwerke möglich.

Hängernetz

Um die statischen Vorteile von Netzwerkbogenbrücken effizient nutzen zu können, ist die Anordnung der Hänger von großer Bedeutung. Deshalb werden verschiedene Hängernetze mit variierenden Hängerneigungsparametern, Hängeranzahlen und Stützweiten hin- sichtlich gezielt ausgewählter statischer Kriterien untersucht und bewertet. Daraus resultierend wurden Empfehlungen formuliert, die dem Ingenieur die Wahl eines für entsprechende Rahmenbedingungen geeigneten Hängernetzes erleichtern.

Hängeranschlüsse

Mit Hilfe einer parametergestützten Gestaltoptimierung und anschließender Topologieanpassung wird eine optimale Lösung für die Anschlusskonstruktion entwickelt. Für die unter diesen Gesichtspunkten entworfene Anschlusskonstruktion wird die Kerbwirkung, ausgedrückt durch die Kerbwirkungszahl Kf, mittels FE-Analyse ermittelt. Abschließend wird eine analytische Formel für Kf entwickelt, welche die Anwendung des Kerbspannungskonzeptes für Hängeranschlüsse ermöglicht.

Bogenstabilität

Neben der Anordnung der Hänger zu einem optimalen Hängernetz sind auch die konstruktive Ausführung des Bogens sowie des oberen Windverbandes und das damit verbundene Tragverhalten beim Entwurf einer effizienten Netzwerkbogenbrücke von großer Bedeutung. Deswegen wird der Einfluss von Geometrie und Steifigkeit des Bogens sowie Ausführung und Konstruktion anderer Tragwerksteile auf die Bogenstabilität analysiert, um Aussagen über das Stabilitätsverhalten des Bogens bei Variation verschiedener Parameter treffen zu können. Dabei wird vor allem auf die Bogenform eingegangen, um die Stahlmasse des Bogens zu minimieren ohne maßgeblich die Tragfähigkeit herabzusetzen. Zusätzlich werden mögliche und sinnvolle Ersatzimperfektionen bezüglich ihrer Auswirkung auf die rechnerische Bogenstabilität untersucht und die maßgebenden Vorverformungen hinsichtlich ihrer Form und ihrer Größe herausgestellt.