berechnung und bemessung von betonbrücken

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Berechnung und Bemessung von Betonbrücken Nguyen Viet Tue Michael Reichel Michael Fischer

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Nguyen Viet Tue
2.2 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4
,2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.2.4 2.2.2.5 2.2.2.6 2.2.2.7 2.2.2.8 2.2.3 2.2.3.1 2.2.3.2 2.2.3.3 2.2.4 2.2.4.1 2.2.4.2 2.2.4.3
Überbau .... „ .. „„„ .. „ ..•.... ... „ .......................................................................... .
Lagerung ........................... „ .... „ ....... „ ............. ... .......... ................ „ .............. .
Widerlager ..... „ .................................................. ...................................... ..... .
Gründung .............................................. .......... ...... ........ „„ ...... ..... ...... „„ ...... .
XI
2
3
3
4
4
5
7 7 7 7 8 8 9 9
18 18 18 19 21 22 25 27 27 27 27 28 28 29 31
VI
2.2.5 2.2.5.l 2.2.5.2
2.3 2.3.1 2.3.1.1 2.3.1.2 2.3.1.3 2.3.2 2.3.2.1 2.3.2.2 2.3.2.3 2.3.2.4 2.3.2.5 2.3.2.6 2.3.2.7 2.3.3 2.3.3.1 2.3.3.2 2.3.3.3 2.3.3.4 2.3.3.5 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7
2.4 ,2.4.1 2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.2 2.4.2.1 2.4.2.2 2.4.2.3 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.6.1 2.4.6.2 2.4.6.3 2.4.6.4 2.4.7 2.4.7.l 2.4.7.2 2.4.7.3
lnhaltsvzerzeichnis
Bewehrung im Bereich der Koppelfugen „.„.„„.„ .„„.„„„„„ .• „.„ .• „„.„.„„„.
Mindestschubbewehrung "'"'.„ ..... „ .. „ .••..•. „.„ .. „.„„„„ . . „„ ....... . ... „ ...... . ........ .
Torsionsbewehrung „ ...... . . ......... „ ..•. „„ ..•. . . . . . „ . .. ... „ . . „ ........ „.„ .. „ ... „„ ..••.. „ ..
Spannverfahren .. „ ........•• ......... „ .... ...... „ .„.„ .. „ .•......... .. .... „.„ . ..•.• „„„ ...... „ •...
Schnittgrößen „ . . ....• „„ . . „ „ .„ ••• „ .„ •. „:.„„„„.,„„„„„~.„.„„._., •.• ..,.r·~··„.„ .... , ..... . Stützgrößen ...... ............. „ . ••••••... . .••••••. . . .. „ ...... .. .. ... „„„ .. „ .... . . ..... • .. .. . . ...••...•. . .
Biegung mit Längskraft .„„ . .. „ ... . „. „ ...•..• • „ •• „ •• , • • „ •.•• „ .... „.„ . . . . . . •...•. .. . ..........
Endzustand .... .. .................... „ .. „ .. . ••. ..... • ... „ ....•...••. „ . . ..••••••• . .. „ •• „ ...•.... •..••....
Bauzustand ... , ........... .................. ......... „ ................... „ ••• ••• „ . . „ •••••••.. . .•••••••.• „
Ermittlung der Schnittgrößen .„„ ... „.„.„„.„ .•. „„„„„ ..• „ .. „ ... „ „ „„„„„„„„„ ...
Querkraft .„ •..... „„.„„„.„ •. ... . ... . . . „„.„„ ..•. „ .„„„ .••• „ „ ••• „„.„„„„„ .•.•.•.. ...........
Ermüdung ..... „ . . • „ ... . .... „ ........ . . ....... . . . . ....•. „ .• . „ ... „ .• . •. ••• „ •.••. „.„„„ . . „ .... „ ..... .
Biegung mit Längskraft .... „ ... . . . „„ . ..... „„.„ ..•.. „„„.„„ .. „„„ .•...•... „.„„ ...... „ .. .
32 33 34
36 36 36 39 41 42 43 45 46 55 57 57 58 59 59 60 61 66 69 70 74
109 116
124 124 126 131 133 134 140 144 148 150 156 169 169 174 175 178 181 181 183 187
Inhaltsverzeichnis VII
2.4.8 2.4.8.1 2.4.8.2
2.5 2.5.1 2.5.1.1 2.5.I.2 2.5.1.3 2.5.1.4 2.5.2 2.5.2.1 2.5.2.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6
2.5.6.1 2.5.6.2 2.5.6.3 2.5.6.4 2.5.7
2.5.7.1 2.5.7.2
Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ............................ „ 199 Begrenzung der Spannungen ......... „ •••.• •.. „ „ •••.••.••••.•.•.• •• „ •••• . „ •.•.• „ .•.•.•.•• „„ . 199 Betonspannungen ... ........ .. .. ................ .................................... ...................... 202 Betonstahlspannungen .. „ . •. •.•.•• „ •••.•••••.•.•.•. „ „ „ •. „ •.• . ••••• . •.•... . . .• „ •.• „ „ . . ........ •. 211 Spannstahlspannungen ................................ „............................................... 212 Begrenzung der schiefen Hauptzugspannungen „ .• „ •••.••...• . •. . „ „ . • „.-„ . ••.• „... 213 Nachweis der Dekompression .................................... „ .• „ .. .. „.~„„ •. . .•.•.• „„. 213 Nachweis der Dekompression im Endzustand „ . „„„ „ •••.• „„„ ••• ••. „„ • .•.• „ .• „.. 214 Nachweis der Dekompression im Bauzustand ... „ . • . •. •••••.• . •• •.. „„„„ „„„ •.• „„ . 216 Begrenzung der Rissbreiten . „ . . . ••• „. „.„ . . . •. „ „„. „ „ „ .•.•.• . • „ .•• „ .. •. • „. „ . . . . . •...• „ . 217 Begrenzung der Verformungen (Überhöhung) ................................. „ .••. „.„ 218 Begrenzung der Schwingungen und dynamische Einflüsse ...... „ .. „ ...... „„... 224 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit in Brückenquerrichtung - Fahrbahnplatte ...... ....... ................ „„ ..•••• ••. . . ... •. . •.• . . ..••••.••• „ „ .• . •. •. . . .. ... . •. •. •. .••.. 224 Begrenzung der Betonrandzugspannungen ... „ ••• „ •....•.••• . •.• . . . . . „ •. . . • „ .„ .. ~„... 224 Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreiten ...... ........ „ „ .. „.„„ . • „ .•• „ 227 Begrenzung der Rissbreiten ohne direkte Berechnung ..... „ „ . „.„ „„ „„„„„.„ 227 Berechnung der Rissbreite .... „ ... . . •••.••• „ ........ „ •. •...• . . . „ .••. • „„ •• „„„„„ „ .• . ..• „... 228 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit in Brückenquerrichtung - Endquerträger ..... „ •..... . . . . „ . . . . .. .. .. . . ..•... . .•. . .. •... .. .. . . . . . . • . . . .. . . .. . . .• .. . • •. .. . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreiten „ „ •.• „ . •.•.• . •. •.•.. . . „ ••• „.... 230 Begrenzung der Rissbreiten ohne direkte Berechnung „ •.••• „.„ ••••.•••.• „ .•.• „.. 230
Lager und Fahrbahnübergangskonstruktion . „ „ „ .„ ..•. •••.• „ •• „ . „ .. „ „. „.„.. 233
Lagerschema und Allgemeines ....................................................... „............ 233
Zusammenstellung der Lagerverdrehungen „ . •.•.• „„ .• „ „ ••.•••.•.• „.„ •••.• „.„...... 242
Zusammenstellung der Lagerkräfte ... „.„.„ .•.• „ ••.•• . . •. . •. • „ . • •••• . •.• . •••. •.•.. . . „.„„. 242
Pfeiler ............................... „ . . . ..• •. . . . . . .•••........ . .. . .......... . . . . .. . ........ ........... . . .. .. .. . 249
Baustoffe ....................... „ ••• •• •• „ ...... . ••••••••••• „ ••.•. ••• ••. ....•••••••...• „...... . . ........... .. 249 Beton ...... „ ................................ „ .... . .... „ .. „ ..•. . . ..... „ . . . . . . . ...... „........................ 249 Betonstahl . . . . .. .. . . . . .. .. .. . . .. ... . .. . .. .. .... .. .. ... . .. .... ... . .. . . .. .. . . . . . . .. .. .. . . ... . .. . ................. 250 Betondeckung und Stababstände .. „ •. • „ ••• „ ..... „ ••••••••. „ •.•••• . .. •. „ .•.•. . „ . •• . . ~....... 250
VIII
4.4
4.5
4.7 4.7.1 4.7.2 4.7.3 4.7.4 4.7.5 4.7.6
4.8
4.10
4.11 4.11.1 4. 11.2 4.11.2.1 4.11.2.2 4.11.2.3 4.11.2.4 4.11.3 4.11.3.1
lnhaltsvzerzeichnis
Steifigkeiten der Pfahlfußfeder .................................................................... .
Eigengewicht Pfeiler und Gründung Achse 30 ............................................ . Windbeanspruchung auf Pfeiler Achse 30 .................... „ ............................ . lmperfektionen ····-······-.._. ••• „ •.....•...... „ ... ......... „ .... .......... „ ............ „ .......... . Lastexzentrizität aus Lagerverschiebung ... „ ............................•...••............... Kriechauswirkungen „_.„„„ .. m••-······„ ······„············ ···„·········· .. „ „ .. „ .... ..... .
Abklärung, ob Nachweis nach Theorie II. Ordnung erforderlich „.„ .. „ ...... „
Ermittlung der Schnittgrößen •. • „ .. „ ... - ............. „ ...... „„„ ............................. .
Nachweis der inneren Pfahltragfähigkeit .............................. ...... „ ..... . . . .... „ ..
Bemessung der Pfahlkopfplatte ............. ........ „ ..•.... ............ „ ...•.... . • . . „ .. ........ .
Bemessung lokale Lasteinleitungen am Pfeilerkopf ........ „ ... „ .................... .
Fundament Pfeiler Achse 50 .„„.„„ . . „ .... „„ ..... . „ ....•. „. „ .•...... „ .. .. .. .... „ „„.„ .. .
Windbeanspruchung ................................... „ .. .... „ ... „ . .. „ .......•. „ .. ................ .
Nachweis der Gleitsicherheit in der Sohlfuge ........ „ ........ „ ...... „ ... .............. .
251 251 253 257
264
264
277 277 278 279 281 284 286
287
326
Inhaltsverzeichnis
s 5.1 5.1.l 5.1.2 5.1.3
5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5
5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.3.9 5.3.10 5.3.11 5.3.12
5.4 5.4. l 5.4.2
Stark exzentrische Belastung „„.„„„ ....... „ ................ „„„„ „„„.„ .. „ „ .. .. „ „ ... . Nachweis der Sicherheit gegen Grundbruch .„„ .. „ .. „„.„„„„„.„.„„.„„„.„„„ Nachweis der Gebrauchstauglichkeit „.„ ... „ ..... „ .... „„ .... „ .. „ ....................... . Nachweis der inneren Standsicherheit .. „ .. „„ .... „ .. „.„ ..... „„„„.„ ... „„.„„ ...... .
Widerlager .„ ........................... „ .. „ .............. „ .... .................................. „ ...... .
Baustoffe .............. .. .. ........ ........................ „„„ ... , ................... „ ...... „ .. „ ......... . Beton „ ............... „ ... .... „ ................ „„„ ........ „ ............. „„ .... „ ............... „ ........ . Betonstahl BSt 500 S (B) - hochduktil .„„.„„ ... „ .. „.„„ ..... „.„„„ .. „.„„„ ..... „ Betondeckung und Stababstände „. „ ...... „ „ „.„ ...... „.„ ..... „„„„ ...... „„„„„ ... „
Geometrie und Modellbildung ..... „ „ „„ „ .. „. „. „ .. „ .. „.„„ ...... „„„„.„.„„. „ .. „ .. Geometrie .. „ ... „ ........ „ ................................. „ ........ ...... ................................ . Statisches System .„ ............. „ .. „ .. „„„„ ........................................................ . Steifigkeit der horizontalen Pfahlbettung .. „„„„„ .. „„„„„„„„„„.„.„„„„ ...... . Steifigkeiten der Pfahlfußfeder ... „„„„ .. „ .. „„„ ....... „„ ...... „„„.„ .... „„„„„ .... „ Bettungsmodul des gebetteten Fundaments in Achse 60 „ „„„„„„.„„„.„.„ ..
Lastannahmen ... „ ...... „ .......... „ .... „ .............. .............................. „ .... „ ........... . Belastung aus dem Überbau ..... „ „„„ „ .... „ „ „ „ ...... ... „. „ ..... „ „„„„ .. „.„ „„ .... „ Eigengewicht .................. ........................ „ .. ......................... „ ... ................... . Vorspannung ................................................. ........... „ .................. „ .......... .. .. . Erddruck infolge der Eigenlasten der Hinterfüllung „„„„„„„„„„„„ „„ „ „ „ „ Ausbaulasten .......... „ ........................ „ .......................................................... . Kriechen, Schwinden und Relaxation „„ ......... „ ...... „„„„ ...... „ ... „„ ............ „ Stützensenkung .... „ .. ...... .... .. „ „ „ ........... „ ............................................ .. ....... . Einwirkungen aus Straßenverkehr ... „ .......................... „ ............................... . Einwirkungen aus Fußgänger- und Radverkehr „.„„„„„„„ ...... „ ......... „ .. „ .. „ Anheben zum Auswechseln von Lagern .. „ „ „ „ .. „.„ „„„„ ... „ „ „ .. „ .. „ „„ .... .. „ Windeinwirkungen ............ .............................. ....... ............ ......................... . Temperatureinwirkungen ............... „ .... „ ............................. „ ..................... „.
Lastfallüberlagerung .. .... .................................................. „ ....... „ .. „ ............. . Kombination im Grenzzustand der Tragfähigkeit .„ ....................... „„„ .. „. „. Kombination im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit .„ ........ „„ .......... .
Schnitt- und Stützgrößen ........................................ „ ................................... . Schnittgrößen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit ...... „ ............ „ ...... . Schnittgrößen in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit ................. „ ............ .. .......... ................................ . Ermittlung der Stützgrößen und Weggrößen „ ... „ .. „„ ............ „ .... .. „ ............ .
Nachweise der äußeren Standsicherheit .......... „ ........ „ ........ „.„ ....... „ .......... .
IX
339 339 340 343 344 347
348 348 350 351 35 1 355 357 357 358 365 365 365 365
366 366 367
X lnhaltsvzerzeichnis
6 Bewehrungsskizzen ... „ ......... ........ „............................................................. 425
6.1 Üb(!rbau ...... „ .. „„ .. „ ..•.. „„„ .. „ .. „„ .. .... .. „„„.„ ... „„„„ ... „ ......... „ .. „ •• .•.• ,.,„ ... „„. 425
6.2 Unterbauten.-„, ........ „ ... „.„.„ ...................... „ ........................... „ .......... „.. ..... 426 6.2.1 Pfeiler .... „ ........ „ ...... „ ................ „ ..................................... „........................... 426 6.2.2 Pfahlkopfplatte „ .. .. „.„ ..................................... ............ ................ „................ 428 6.2.3 Ortbetonpfähle Achse 30 „ ..... „ .. „ .. „„„ ...... „ .. .... „„ ..... „.„ ............... „ ..... „.„.. 429 6.2.4 Widerlager Achse 10 ...... „„ .... „„„„„„ .. „„ .. „„„ ... „„„„.„ ... „ .. „ .. „„ ... „.„ ... „.„ 430
Referenzen „ .. - .... „ .....•.. „ .............. „ ................. ................... „ ......................... „ .... „....... 431
Literatur „ .. „ ........•..... „ ............................................... „ .. „ .. „ .......................... „.. .......... 431
Normen, Richtlinien und ngen.„.„.„„ ....... „„ .. „ .... „ ............ „ ...... „ ..... „„............ 433 Normen .„„ .. „ ..• „ .. „ .. „„ ... „ .. „ ....... „ . . „„„„ ...... „„„ .. „„ . . „„„„ .. .. „ ..... „ ......... „„.„ .... .. „.. 433 Richtlinien ...... „ .. „ .... „„.„ .... „„„ .... „ ..... „„„„ .. „„„„„„„ .. „„.„.„ .. .. „„ ...... „„.„ .. „„.„ .. „ .. „ 435 Zulassungen -M••····•„······„.„......................................................................................... 436
EDV-Progranrme ............ „„ ... ........ „ .. .... ..........•.• ......• .. . . . . . . ... „ .... „.................................. 436