NWT-Brückenbau
Theorietext
Bogenbrücken
1.Bogenbrücken
allgemein
Die
Bogenbrücke besteht aus einem oder mehreren Bogen. Sie war über
Jahrhunderte der einzige Brückentyp, mit dem sich größere
Spannweiten erreichen ließen. Der Bau setzte ein großes technisches
Verständnis und ein geschickte Logistik voraus.
2.
Geschichte der Bogenbrücke
Die
Römer gelten als die Meister des früheren Steinbogenbrückenbaus,
wahrscheinlich machten die Menschen schon beim Bau von Fenster und
Türstützen ihre Erfahrungen, denn auch den Etruskern war diese
Technik schon bekannt. In der Nähe von Viterbo befinden sich noch
Reste einer um 400 v.Chr. erbauten Steinbogenbrücke. Auch manche
frühere römische Steinbogenbrücken halten den heutigen Autoverkehr
noch stand (Fabriciusbrücke und Engelsbrücke, in Rom). Die Römer
wurden zum Meister des Steinbogenbrückenbaus, sie konstruierten
ebenfalls riesige Äquadukte, die der Wasserversorgung in den Städten
dienten.
3.
Statisches Prinzip
Steine
können keinen großen Druckspannungen ausgesetzt werden, sie
wiederstehen aber großen Druckspannungen. Alle Kräfte, die über
das Bauwerk abgetragen werden, treten als Druckkräfte auf. Spröde,
nicht biegbare Baumaterialien wie Stein Beton und Gusseisen können
keine großen Zugspannungen aufnehmen und eignen sich daher sehr gut
zum Bau einer Bogenbrücke. Zugspannungen können hingegen nur von
elastischen Baumaterialien wie Eisen oder Stahl abgetragen werden, in
bescheidenem Umfang auch von Holz.
4.
Bau einer Bogenbrücke
Wenn
man eine Bogenbrücke aus Stein bauen möchte, ist ein Lehrgerüst
aus Holz erforderlich, denn die Tragwirkung kann sich erst entfalten,
wenn der letzte Stein, der „Schlussstein“ gesetzt wurde. Beim
sogenannten „echten Bogen“, werden die Steine so behauen, dass
die Fugen in Richtung Kreismittelpunkt zeigen. Brücken mit einem
Bogen brauchen an den Ufern starke Wiederlager, da dort Schubkräfte
wirken. Bei Brücken mit mehreren Bögen heben sich die Schubkräfte,
auf den dazwischen liegenden Pfeilern auf.
Lehrgerüst
einer Bogenbrücke
5.
Bogenformen einer Bogenbrücke
5.1.
Halbbogen
Der
Halbbogen ist bautechnisch leicht zu beherrschen, weil er praktisch
von alleine steht. Das heißt Statisch ausgedrückt, dass bei ihm
keine horizontalen Schubkräfte auftreten, so werden keine massiven
Widerlager benötigt. Doch der Bogen hat auch einen entscheidenden
Nachteil, denn die Höhe ist immerhin nur halb so groß wie die
Spannweite.
5.2.
Segmentbogen
In
der Endphase der römischen Zeit wurde der Segmentbogen entwickelt.
Ein Segmentbogen besteht aus nur einem Teil des Halbkreises, dadurch
wird der Bogen flacher, doch es müssen auch besondere
Voraussetzungen gegeben sein, denn die Kräfte wirken nicht nur
vertikal, sondern auch seitlich auf die Widerlager. Die Kraft ist
umso größer, je flacher der Bogen ist. In Europa wurden erst im
Mittelalter vermehrt Segmentbogenbrücken gebaut.
5.3.
Korbbogen
Der
Korbbogen besteht nicht wie Halbkreis und Segment aus einem
gleichmäßigen Radius, sondern aus verschiedenen Radien und mehreren
Mittelpunkten. Der Korbbogen ist besonders flach und wurde erstmals
von dem Künstler Bartolomeo Ammanati verwendet.
6.
Verschiedene Beispiele von Bogenbrücken
6.1.
Unechte Bogenbrücken
Bei
unechten Bogenbrücken werden die Horizontalkräfte, im Gegensatz zu
den klassischen Bogenbrücken nicht über die Wiederlager in die
Fundamente geleitet, sondern vom Fahrbahnträger aufgenommen, der als
Zugband ausgebildet ist. So müssen die Wiederlager nur vertikale
Kräfte aufnehmen. Das Tragwerk einer solchen Brücke ist ein
versteifter Träger in der Form eines Balkens, welcher durch einen
bogenförmigen Rahmen verstärkt ist. Die unechten Bogenbrücken
bestehen meist aus einem Material das auch Zugkräfte aufnehmen
kann. Die Bauform wird nach ihrem Erfinder als Langescher Balken
bezeichnet.
6.2.
CFST-Brücke
Bei
der CFST-Brücke handelt es sich um eine weitere Bauart der
Bogenbrücke. Der tragende Bogen besteht aus zwei oder mehreren mit
Beton gefüllten Stahlrohren, die Stahlrohre werden erst nach der
Beendung des Baus mit Beton gefüllt. Seit 1990 werden die
CFST-Brücken vor allem in China gebaut, mittlerweile gibt es über
200 dieser Art.
Wushan
Brücke, Spannweite 460 m
7.
Grundformen der Bogenbrücke
(Fahrbahn:
Der eigentliche Bogen ist nicht befahrbar, deshalb befindet sich eine
Fahrbahn ober oder unterhalb des Bogens)
7.1.
Bogen unterhalb der Fahrbahn
7.2.
Bogen oberhalb der Fahrbahn
7.3.
Fahrbahn schneidet den Bogen
8.
Informationen zur unserer Brücke
Art:
Holzbogenbrücke
Anzahl
der Steine: 7
Spannweite:
29,8 cm
Höhe
der Brücke: 12,2cm
Kräfte:(
Belastung 50N)
Kräfte
linke Seite
Bogenschub
: 24N
Resultierende
Kraft: 33N
Lotrechte
Auflagekraft: 25N
Kräfte
rechte Seite
Bogenschub:
29N
Resultierende
Kraft: 38N
Lotrechte
Auflagekraft: 25N
9.
Quellen
https://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_des_Br%C3%BCckenbaus
https://de.wikipedia.org/wiki/Bogenbr%C3%BCcke
http://www.bernd-nebel.de/bruecken/index.html?/bruecken/6_technik/bogen/bogen.html
http://www.bernd-nebel.de/bruecken/6_technik/bogen/bilder/bogen_4.jpg
http://www.karl-gotsch.de/Lexikon/Bogenbr.htm
https://de.wikipedia.org/wiki/CFST-Br%C3%BCcke
https://de.wikipedia.org/wiki/Bogenbr%C3%BCcke
http://www.bernd-nebel.de/bruecken/
http://www.bernd-nebel.de/bruecken/6_technik/bogen/bilder/bogen_5.jpg
http://german.cri.cn/mmsource/images/2011/10/24/30e2377c9dc545b59b08d10315d619b4.jpg
Julia
Bassenge, 9b
Quellen & Links