Stahlbrücke: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 16. September 2024, 14:56 Uhr

Ergänzung zum Leitfaden: 2.1.2.3 Brückenformeln Stadt Münster

Bezeichnung

Stahlbrücke

Art des Typenvertreters

Überbau

Beispiele

Kommunale Stahlbrücke mit GFK-Belag (Quelle: FH Münster, Lukas Tammen)

Beschreibung

Der Typenvertreter des Überbaus Stahlbrücke ist in Münster mit einem Anteil von rund 6,4 % aller Bauwerke selten vertreten. Es handelt sich um Stahl-Überbauten, die aus mindestens zwei Längsträgern aus Stahlprofilen bestehen und mit einem Holzbohlen- oder GFK-Belag versehen sind. Weitere Materialien für den Belag sind zwar möglich, können jedoch aufgrund der fehlenden Beispielbauwerke und zu großen Schwankungen nicht in diesem Typenvertreter berücksichtigt werden. In der Regel ist die Bauwerksart dieser Brücken ein balken- oder plattenartiges Tragwerk. Die hier betrachteten Stahlbrücken kommen nahezu ausschließlich bei kleineren Geh- und Radwegbrücken vor. Für Stahlbrücken werden mitunter individuelle Sonderkonstruktionen verwendet. In diesen Fällen ist mit größeren Abweichungen zu rechnen.

Eindeutige Zuordnung

Hauptbaustoff
Metall/Stahl

Berechnung

Stahl:

m_Stahl = 0,35 Mg/m³ * Gesamtlänge [m] * Breite [m] * (Konstruktionshöhe min. [m] + Konstruktionshöhe max. [m]) / 2

mit 0,35 Mg/m³ = 7,85 Mg/m³ * 0,045 [-]

Schätzwerte: 7,85 Mg/m³ → Dichte Stahl

Kennwerte und Angaben zur Genauigkeit:
Kennwert	Variationskoeffizient	Stichprobe	Minimum	Maximum
0,045 [-]	40,3 %	5	0,023 [-]	0,065 [-]

Belag:

Wenn Baustoff des Belags = Holz (Heimisch), dann:

m_{Holz (Heimisch)} = 0,045 Mg/m² * Gesamtlänge [m] * Breite [m]

mit 0,045 Mg/m² = 0,70 Mg/m³ * 0,05 m * 1,25

Wenn Baustoff des Belags = Holz (Tropisch), dann:

m_{Holz (Tropisch)} = 0,070 Mg/m² * Gesamtlänge [m] * Breite [m]

mit 0,070 Mg/m² = 1,10 Mg/m³ * 0,05 m * 1,25

Wenn Baustoff des Belags = Glasfaserverstärkte Kunststoffe, dann:

m_GFK = 0,030 Mg/m² * Gesamtlänge [m] * Breite [m]

mit 0,030 Mg/m² = 0,024 Mg/m² * 1,20 (für einen Standard-GFK-Belag mit einer Dicke von 0,04 m)

Schätzwerte: in Abhängigkeit des Baustoffs des Belags laut Tabelle

Baustoff des Belags	Dichte [Mg/m³]	Flächengewicht [Mg/m²]	Bohlenstärke - Belagdicke [m]	Faktor Geometrie [-]
Holz (Heimisch)	0,7		0,05	1,25
Holz (Tropisch)	1,1		0,05	1,25
GFK		0,024	0,04	1,20

Hintergrund der Berechnung

Zur Massenberechnung des Stahls im Überbau (exklusive des Geländers) wird die Stahldichte mit dem Stahlvolumen multipliziert. Das Volumen ergibt sich durch die drei Attribute, Gesamtlänge, Breite und gemittelte Konstruktionshöhe, welche alle drei Dimensionen des Raumes darstellen. Die Konstruktionshöhe umfasst dabei lediglich die Höhe der Stahlträger exklusive des Bohlenbelags. Korrigiert wird das so ermittelte Volumen durch Multiplikation mit dem aus der Stichprobe empirisch ermittelten Kennwert 0,045 [-]. Dieser beschreibt den Anteil des tatsächlich vorhandenen Stahlvolumens bezogen auf den vollen Quader mit den drei genannten Abmessungen. Für die Stahldichte wird der Schätzwert 7,85 Mg/m³ angesetzt.

Für die Bestimmung der Massen aus dem Belag wird je nach Baustoff ein anderer Schätzwert [Mg/m²] mit der Gesamtlänge und der Breite multipliziert. Der Wert beschreibt somit das spezifische Gewicht des Belags von einem Quadratmeter Brückenfläche. Er setzt sich jeweils aus der Dichte in Kombination mit der Bohlenstärke, oder dem Flächengewicht, sowie einem Geometriefaktor zusammen. Letzterer beschreibt das Verhältnis der wahren Belagfläche bezogen auf die Brückenfläche und ist größer als 1, weil der Überbau in der Regel über die Auflagerlinien hinausreicht.

Der mit 40,3 % vergleichsweise hohe Variationskoeffizient lässt auf eine große Streuung und damit auf eine größere Ungenauigkeit schließen. Ursächlich dafür sind die unterschiedlichen Ausführungsmöglichkeiten im Bereich des Stahlbaus.

Alle Typenvertreter:

Überbau: Vollplatte | Plattenbalken | Holzbrücke | Stahlbrücke | Wellstahlrohr
Absturzsicherung: Brüstung - Beton | Brüstung - Stein | Rohrgeländer - Stahl | Holmgeländer - Stahl | Füllstabgeländer - Stahl | Füllstabgeländer - Aluminium | Füllstabgeländer - Holz (Heimisch) | Füllstabgeländer - Holz (Tropisch)

Unterbau: Kastenwiderlager | Spundwandkopfbalken | Wellstahlbrücke (umgebender Boden) | Pfeiler - Stützen - Stützenreihen

Gründung: Brunnengründung | Flachgründung: Sohlplatte bei Rahmen | Streifenfundament Straßenbrücke | Einzelfundamente Geh- und Radwegbrücke | Einzelfundamente Mehrfeldbrücke

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 ==== Beispiele ====
+[[Datei:Stahlbrücke.jpg|ohne|mini|314x314px|Kommunale Stahlbrücke mit GFK-Belag (Quelle: FH Münster, Lukas Tammen)]]
 ==== Beschreibung ====
-Der Typenvertreter des Überbaus Holzbrücke ist in Münster mit einem Anteil von rund 8 % aller Bauwerke der Dritthäufigste. Es handelt sich um Holz-Überbauten, die aus mindestens zwei Längsträgern mit Rechteckquerschnitt bestehen und mit einem Holzbohlenbelag versehen sind. In der Regel ist die [[Bauwerksart]] dieser Brücken ein balken- oder plattenartiges Tragwerk. Holzbrücken kommen nahezu ausschließlich bei kleineren Geh- und Radwegbrücken vor.
+Der Typenvertreter des Überbaus Stahlbrücke ist in Münster mit einem Anteil von rund 6,4 % aller Bauwerke selten vertreten. Es handelt sich um Stahl-Überbauten, die aus mindestens zwei Längsträgern aus Stahlprofilen bestehen und mit einem Holzbohlen- oder GFK-Belag versehen sind. Weitere Materialien für den Belag sind zwar möglich, können jedoch aufgrund der fehlenden Beispielbauwerke und zu großen Schwankungen nicht in diesem Typenvertreter berücksichtigt werden. In der Regel ist die [[Bauwerksart]] dieser Brücken ein balken- oder plattenartiges Tragwerk. Die hier betrachteten Stahlbrücken kommen nahezu ausschließlich bei kleineren Geh- und Radwegbrücken vor. Für Stahlbrücken werden mitunter individuelle Sonderkonstruktionen verwendet. In diesen Fällen ist mit größeren Abweichungen zu rechnen.
 ==== Eindeutige Zuordnung ====
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 ==== Berechnung ====
-'''Beton:'''
+'''Stahl:'''
-'''m<sub>Beton</sub>''' = 2,88 Mg/m³ * [[Gesamtlänge]] [m] * [[Breite]] [m] * ([[Konstruktionshöhe min.]] [m] + [[Konstruktionshöhe max.]] [m]) / 2
+'''m<sub>Stahl</sub>''' = 0,35 Mg/m³ * [[Gesamtlänge]] [m] * [[Breite]] [m] * ([[Konstruktionshöhe min.]] [m] + [[Konstruktionshöhe max.]] [m]) / 2
-mit 2,88 Mg/m³ = 2,40 Mg/m³ * 1,20 [-]
+mit 0,35 Mg/m³ = 7,85 Mg/m³ * 0,045 [-]
-[[Schätzwert|'''Schätzwerte''']]: 2,40 Mg/m³ → [[Dichte]] Beton
+[[Schätzwert|'''Schätzwerte''']]: 7,85 Mg/m³ → [[Dichte]] Stahl
 {| class="wikitable"
 |+[[Kennwert|Kennwerte]] und Angaben zur Genauigkeit:
 !Kennwert
 !Variationskoeffizient
-![[Stichprobe Vollplatte|Stichprobe]]
+![[Stichprobe Stahlbrücke|Stichprobe]]
 !Minimum
 !Maximum
 |-
-|1,20 [-]
+|0,045 [-]
-|11,1 %
+|40,3 %
-|16
+|5
-|0,99 [-]
+|0,023 [-]
-|1,40 [-]
+|0,065 [-]
 |}
-'''Betonstahl:'''
+'''Belag:'''
+''Wenn [[Baustoff des Belags]] = Holz (Heimisch), dann:''
+'''m<sub>Holz (Heimisch)</sub>''' = 0,045 Mg/m² * [[Gesamtlänge]] [m] * [[Breite]] [m]
-'''m<sub>Betonstahl</sub>''' = 1,20 [-] * [[Gesamtlänge]] [m] * [[Breite]] [m] * ([[Konstruktionshöhe min.]] [m] + [[Konstruktionshöhe max.]] [m]) / 2 * Schätzwert ([[Baujahr]]) [Mg/m³]
+mit 0,045 Mg/m² = 0,70 Mg/m³ * 0,05 m * 1,25
-[[Schätzwert|'''Schätzwerte''']]: Schätzwert ([[Baujahr]]) [Mg/m³] → [[Betonstahlgehalt]] laut Tabelle
+''Wenn [[Baustoff des Belags]] = Holz (Tropisch), dann:''
+'''m<sub>Holz (Tropisch)</sub>''' = 0,070 Mg/m² * [[Gesamtlänge]] [m] * [[Breite]] [m]
+mit 0,070 Mg/m² = 1,10 Mg/m³ * 0,05 m * 1,25
+''Wenn [[Baustoff des Belags]] = Glasfaserverstärkte Kunststoffe, dann:''
+'''m<sub>GFK</sub>''' = 0,030 Mg/m² * [[Gesamtlänge]] [m] * [[Breite]] [m]
+mit 0,030 Mg/m² = 0,024 Mg/m² * 1,20 (für einen Standard-GFK-Belag mit einer [[Bohlenstärke - Belagdicke|Dicke]] von 0,04 m)
+[[Schätzwert|'''Schätzwerte''']]: in Abhängigkeit des [[Baustoff des Belags|Baustoffs des Belags]] laut Tabelle
 {| class="wikitable"
-![[Baujahr]]
+![[Baustoff des Belags]]
-![[Betonstahlgehalt]] [Mg/m³ Beton]
+![[Dichte]] [Mg/m³]
+![[Flächengewicht]] [Mg/m²]
+![[Bohlenstärke - Belagdicke]] [m]
+![[Faktor Geometrie]] [-]
 |-
-|bis 1967
+|Holz (Heimisch)
-|0,125
+|0,7
+|
+|0,05
+|1,25
 |-
-|1968 - 2003
+|Holz (Tropisch)
-|0,135
+|1,1
+|
+|0,05
+|1,25
 |-
-|ab 2004
+|GFK
-|0,150
+|
+|0,024
+|0,04
+|1,20
 |}
-{| class="wikitable"
+==== Hintergrund der Berechnung ====
-|+[[Kennwert|Kennwerte]] und Angaben zur Genauigkeit:
-!Kennwert
+Zur Massenberechnung des Stahls im Überbau (exklusive des Geländers) wird die Stahldichte mit dem Stahlvolumen multipliziert. Das Volumen ergibt sich durch die drei [[Attribut (ASB-ING)|Attribute]],  [[Gesamtlänge]], [[Breite]] und [[Konstruktionshöhe max.|gemittelte Konstruktionshöhe]], welche alle drei Dimensionen des Raumes darstellen. Die Konstruktionshöhe umfasst dabei lediglich die Höhe der Stahlträger exklusive des Bohlenbelags. Korrigiert wird das so ermittelte Volumen durch Multiplikation mit dem aus der [[Stichprobe Stahlbrücke|Stichprobe]] empirisch ermittelten [[Kennwert]] 0,045 [-]. Dieser beschreibt den Anteil des tatsächlich vorhandenen Stahlvolumens bezogen auf den vollen Quader mit den drei genannten Abmessungen. Für die [[Dichte|Stahldichte]] wird der [[Schätzwert]] 7,85 Mg/m³ angesetzt.
-!Variationskoeffizient
-![[Stichprobe Vollplatte|Stichprobe]]
+Für die Bestimmung der Massen aus dem Belag wird je nach [[Baustoff des Belags|Baustoff]] ein anderer [[Schätzwert]] [Mg/m²] mit der [[Gesamtlänge]] und der [[Breite]] multipliziert. Der Wert beschreibt somit das spezifische Gewicht des Belags von einem Quadratmeter [[Brückenfläche]]. Er setzt sich jeweils aus der [[Dichte]] in Kombination mit der [[Bohlenstärke - Belagdicke|Bohlenstärke]], oder dem [[Flächengewicht]], sowie einem [[Faktor Geometrie|Geometriefaktor]] zusammen. Letzterer beschreibt das Verhältnis der wahren Belagfläche bezogen auf die [[Brückenfläche]] und ist größer als 1, weil der Überbau in der Regel über die Auflagerlinien hinausreicht.
-!Minimum
-!Maximum
-|-
-|1,20 [-]
-|11,1 %
-|16
-|0,99 [-]
-|1,40 [-]
-|}
-==== Hintergrund der Berechnung ====
+Der mit 40,3 % vergleichsweise hohe Variationskoeffizient lässt auf eine große Streuung und damit auf eine größere Ungenauigkeit schließen. Ursächlich dafür sind die unterschiedlichen Ausführungsmöglichkeiten im Bereich des Stahlbaus.
-Zur Massenberechnung des Holzes im Überbau (exklusive des Geländers) wird die entsprechende Holzdichte mit dem Holzvolumen multipliziert. Das Volumen ergibt sich durch die vier [[Attribut (ASB-ING)|Attribute]] [[Anzahl Stege]],  [[Gesamtlänge]], [[Breite]] und [[Konstruktionshöhe max.|gemittelte Konstruktionshöhe]], welche alle drei Dimensionen des Raumes darstellen. Die Konstruktionshöhe umfasst dabei die gesamte Höhe inklusive des Bohlenbelags. Außerdem haben auf das Volumen des Holzüberbaus zwei weitere [[Schätzwert|Schätzwerte]] einen Einfluss: die [[Bohlenstärke - Belagdicke|Bohlenstärke]] (0,08 m) und die [[Breite Längsträger Holzbrücke|Breite der Holz-Längsträger]] (0,22 m). Somit beschreibt der erste Summand in der Klammer das Volumen des Belags, während der zweite die Längsträger abdeckt. In diesem Fall wird das so ermittelte Volumen durch Multiplikation mit dem aus der [[Stichprobe Holzbrücke|Stichprobe]] empirisch ermittelten [[Kennwert]] 1,00 [-] exakt beibehalten. Für die [[Dichte|Holzdichte]] werden die [[Schätzwert|Schätzwerte]] in Abhängigkeit des [[Hauptbaustoff|Hauptbaustoffes]] angesetzt (0,70 Mg/m³ für heimisches und 1,10 Mg/m³ für tropisches Holz).
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 [[Category:Ergebnis]]
-[[Category:Nadine]]
-[[Category:Franziska]]
-[[Category:Thomas]]
-[[Category:Jonas]]
-[[Category:Hendrik]]
-[[Category:Qualitätskontrolle]]