Pfeiler - Stützen - Stützenreihen: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 16. September 2024, 14:45 Uhr

Ergänzung zum Leitfaden: 2.1.2.3 Brückenformeln Stadt Münster

Bezeichnung

Pfeiler - Stützen - Stützenreihen

Art des Typenvertreters

Unterbau

Beispiele

Stützenreihen bei einer kommunalen Brücke (Quelle: FH Münster, Lukas Tammen)

Beschreibung

Zu diesem Typenvertreter des Unterbaus zählen alle innenliegenden Stahlbeton-Stützungen wie Pfeiler, Stützen oder Stützenreihen. Es ist damit der einzige Typenvertreter des Unterbaus der zusätzlich zu einem Weiteren angewendet werden kann. Grundlegende Bedingung für die Anwendung ist, dass mindestens zwei Brückenfelder vorliegen müssen, sodass mindestens eine Zwischenstützung existiert. Bei bogenartigen Tragwerken und Wellstahlbrücken ist dies normalerweise sowieso nicht der Fall, diese Brücken sind jedoch auch explizit über die Randbedingungen ausgeschlossen. Weiterhin gilt die hier ermittelte Massenabschätzung lediglich für Brücken, die mit KFZ-Verkehr belastet werden. Hintergrund dafür ist der, dass die Vielfalt von Stützen bei Geh- und Radwegbrücken sehr groß ist (Holzstützen, Stahlstützen oder Betonstützen), wohingegen bei Straßenbrücken üblicherweise nur Stahlbetonstützen verwendet werden und somit eine pauschale Abschätzung möglich ist. Die Zuordnung erfolgt über die Bedingung, dass die obenliegende Art des Sachverhaltes mindestens eine Gemeindestraße sein muss. Umgebendes Bodenmaterial kommt bei diesem Typenvertreter in der Regel nicht vor und muss somit auch nicht berücksichtigt werden.

Eindeutige Zuordnung

Bauwerksart	Anzahl Felder	Art des Sachverhaltes (oben liegend)	Hauptbaustoff
nicht Bogenartiges Tragwerk	> 1	Gemeindestraße oder höherwertig	nicht Wellprofil

Berechnung

Beton:

m_Beton = 0,02 m^-1 * Masse Überbau [Mg] * Σ Stützungshöhe [m] / Anzahl Felder [-]

mit 0,02 m^-1 = 2,40 Mg/m³ * 0,009 m³/(Mg * m)

Schätzwerte: 2,40 Mg/m³ → Dichte Beton

Kennwerte und Angaben zur Genauigkeit:
Kennwert	Variationskoeffizient	Stichprobe	Minimum	Maximum
0,009 m³/(Mg * m)	37,4 %	3	0,005 m³/(Mg * m)	0,011 m³/(Mg * m)

Betonstahl:

m_Betonstahl = 0,0009 m^-1 * Masse Überbau [Mg] * Σ Stützungshöhe [m] / Anzahl Felder [-]

mit 0,0009 m^-1 = 0,1 Mg/m³ * 0,009 m³/(Mg * m)

Schätzwerte: 0,1 Mg/m³ → Betonstahlgehalt Unterbauten

Kennwerte und Angaben zur Genauigkeit:
Kennwert	Variationskoeffizient	Stichprobe	Minimum	Maximum
0,009 m³/(Mg * m)	37,4 %	3	0,005 m³/(Mg * m)	0,011 m³/(Mg * m)

Hintergrund der Berechnung

Zur Massenberechnung des in den Pfeilern und Stützen enthaltenen Betons wird die Betondichte mit dem Betonvolumen multipliziert. Das Volumen setzt sich dabei aus zwei Faktoren zusammen. Beim ersten handelt es sich um die Masse des Überbaus geteilt durch die Anzahl der Felder. Dies kann näherungsweise als die ständige Belastung auf eine Stützung angesehen werden und ist ungefähr proportional zur Querschnittsfläche dieser Stützung anzusehen. Die Masse des Überbaus kann vorab mit den Brückenformeln bestimmt werden. In der Regel handelt es sich hier um die Typenvertreter Vollplatte oder Plattenbalken und die Masse der Absturzsicherung sollte dabei ebenfalls berücksichtigt werden. Der zweite Faktor beinhaltet mit der Höhe der Stützen die dritte Dimension. Dazu werden alle Stützungshöhen der innenliegenden Stützungen summiert. Die Anzahl der Summanden entspricht hierbei der Anzahl der Felder minus 1. Das Produkt aus den vorgenannten Faktoren wird mit dem aus der Stichprobe empirisch ermittelten Kennwert 0,009 m³/(Mg * m) korrigiert, der den Wert anhand des untersuchten Münsteraner Brückenbestandes hinsichtlich Zahlenwert und Einheit anpasst, sodass das vorhandene Volumen [m³] resultiert. Für die Betondichte wird der Schätzwert 2,40 Mg/m³ angesetzt.

Für die Bestimmung der Masse des im Beton enthaltenen Betonstahls wird der Ansatz des Betonstahlgehaltes gewählt. Dazu wird lediglich das Betonvolumen übernommen und mit einem weiteren Schätzwert von 0,1 Mg/m³ Beton multipliziert.

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:Pfeiler - Stützen - Stützenreihen.jpg|ohne|mini|451x451px|Stützenreihen bei einer kommunalen Brücke (Quelle: FH Münster, Lukas Tammen)]]
 ==== Beschreibung ====
-Zu diesem Typenvertreter des Unterbaus zählen alle Widerlager-Konstruktionen in Verbindung mit einer Spundwandgründung. Dabei wird das Stahlbeton-Bauteil am Kopfende der Spundwand betrachtet, der sogenannte Spundwandkopfbalken. Dieser kann als Widerlagerwand fungieren, zusätzlich aber auch über als Flügelwände fungierenden Spundwänden angeordnet sein, sodass der Balken rings um das jeweilige Widerlager verläuft. Er kann dort die Funktion einer Kappe beim Überbau übernehmen und beispielsweise [[Absturzsicherung]] und Gehweg tragen. Auf der Widerlagerwand ist dagegen üblicherweise der Brückenüberbau aufgelagert. Es werden für jede Brücke zwei Widerlager angenommen. Das Volumen des umgebenden Bodenmateriales wird bei diesem Typenvertreter nicht mit abgeschätzt, da Spundwände in der Regel gerammt werden und dazu kein Boden bewegt werden muss.
+Zu diesem Typenvertreter des Unterbaus zählen alle innenliegenden Stahlbeton-[[Stützung|Stützungen]] wie [[Pfeiler]], Stützen oder Stützenreihen. Es ist damit der einzige Typenvertreter des Unterbaus der zusätzlich zu einem Weiteren angewendet werden kann. Grundlegende Bedingung für die Anwendung ist, dass mindestens zwei Brückenfelder vorliegen müssen, sodass mindestens eine Zwischenstützung existiert. Bei bogenartigen Tragwerken und [[Wellstahlrohr|Wellstahlbrücken]] ist dies normalerweise sowieso nicht der Fall, diese Brücken sind jedoch auch explizit über die Randbedingungen ausgeschlossen. Weiterhin gilt die hier ermittelte Massenabschätzung lediglich für Brücken, die mit KFZ-Verkehr belastet werden. Hintergrund dafür ist der, dass die Vielfalt von Stützen bei Geh- und Radwegbrücken sehr groß ist (Holzstützen, Stahlstützen oder Betonstützen), wohingegen bei Straßenbrücken üblicherweise nur Stahlbetonstützen verwendet werden und somit eine pauschale Abschätzung möglich ist. Die Zuordnung erfolgt über die Bedingung, dass die [[Art des Sachverhaltes (oben liegend)|obenliegende Art des Sachverhaltes]] mindestens eine Gemeindestraße sein muss. Umgebendes Bodenmaterial kommt bei diesem Typenvertreter in der Regel nicht vor und muss somit auch nicht berücksichtigt werden.
 ==== Eindeutige Zuordnung ====
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 !Kennwert
 !Variationskoeffizient
-![[Stichprobe Spundwandkopfbalken|Stichprobe]]
+![[Stichprobe Pfeiler - Stützen - Stützenreihen|Stichprobe]]
 !Minimum
 !Maximum
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 !Kennwert
 !Variationskoeffizient
-![[Stichprobe Spundwandkopfbalken|Stichprobe]]
+![[Stichprobe Pfeiler - Stützen - Stützenreihen|Stichprobe]]
 !Minimum
 !Maximum
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 ==== Hintergrund der Berechnung ====
-Zur Massenberechnung der Spundwandkopfbalken der beiden Widerlager wird die Betondichte mit dem Betonvolumen multipliziert. Das Volumen ist abhängig von den beiden [[Attribut (ASB-ING)|Attributen]] [[Gesamtbreite]] und [[lichte Höhe]], welche die Breite des Widerlagers und die Länge der eventuell vorhandenen Flügelwände und damit die Gesamtlänge des Spundwandkopfbalkens abbilden. Das Produkt wird mit dem aus der [[Stichprobe Spundwandkopfbalken|Stichprobe]] empirisch ermittelten [[Kennwert]] 0,57 m³/m² korrigiert, der den Wert anhand des untersuchten Münsteraner Brückenbestandes hinsichtlich Zahlenwert und Einheit anpasst, sodass das vorhandene Volumen [m³] resultiert. Für die [[Dichte|Betondichte]] wird der [[Schätzwert]] 2,40 Mg/m³ angesetzt.
+Zur Massenberechnung des in den Pfeilern und Stützen enthaltenen Betons wird die Betondichte mit dem Betonvolumen multipliziert. Das Volumen setzt sich dabei aus zwei Faktoren zusammen. Beim ersten handelt es sich um die Masse des Überbaus geteilt durch die [[Anzahl Felder|Anzahl der Felder]]. Dies kann näherungsweise als die ständige Belastung auf eine [[Stützung]] angesehen werden und ist ungefähr proportional zur Querschnittsfläche dieser Stützung anzusehen. Die Masse des Überbaus kann vorab mit den [[2.1.2.3 Brückenformeln Stadt Münster|Brückenformeln]] bestimmt werden. In der Regel handelt es sich hier um die [[Typenvertreter]] [[Vollplatte]] oder [[Plattenbalken]] und die Masse der [[Absturzsicherung]] sollte dabei ebenfalls berücksichtigt werden. Der zweite Faktor beinhaltet mit der Höhe der Stützen die dritte Dimension. Dazu werden alle [[Stützungshöhe|Stützungshöhen]] der innenliegenden Stützungen summiert. Die Anzahl der Summanden entspricht hierbei der [[Anzahl Felder|Anzahl der Felder]] minus 1. Das Produkt aus den vorgenannten Faktoren wird mit dem aus der [[Stichprobe Pfeiler - Stützen - Stützenreihen|Stichprobe]] empirisch ermittelten [[Kennwert]] 0,009 m³/(Mg * m) korrigiert, der den Wert anhand des untersuchten Münsteraner Brückenbestandes hinsichtlich Zahlenwert und Einheit anpasst, sodass das vorhandene Volumen [m³] resultiert. Für die [[Dichte|Betondichte]] wird der [[Schätzwert]] 2,40 Mg/m³ angesetzt.
 Für die Bestimmung der Masse des im Beton enthaltenen Betonstahls wird der Ansatz des [[Betonstahlgehalt|Betonstahlgehaltes]] gewählt. Dazu wird lediglich das Betonvolumen übernommen und mit einem weiteren [[Schätzwert]] von 0,1 Mg/m³ Beton multipliziert.
-Der mit 69,3 % vergleichsweise hohe Variationskoeffizient lässt auf eine große Streuung und damit auf eine größere Ungenauigkeit schließen. Ursächlich dafür sind die großen Unterschiede der jeweiligen Querschnittsflächen der Spundwandkopfbalken bei den untersuchten Bauwerken. Diese reicht von 0,07 m² bis 0,86 m² und wird nach [[Anweisung Straßeninformationsbank Segment Bauwerksdaten (ASB-ING)|ASB-ING]] nicht erfasst. Außerdem können die Ausführungen bei verschiedenen Brücken durchaus drastisch abweichen, da nicht immer Flügelwände mit Spundwandkopfbalken vorhanden sind. Die [[lichte Höhe]] bietet die beste Möglichkeit, diesen Aspekt mit zu berücksichtigen, wenngleich auch hier Spielraum für weitere Ungenauigkeiten liegt.
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 [[Category:Ergebnis]]
-[[Category:Lukas]]
-[[Category:Nadine]]
-[[Category:Franziska]]
-[[Category:Thomas]]
-[[Category:Jonas]]
-[[Category:Hendrik]]
-[[Category:In Bearbeitung]]