BAUSTATIK Institut für Baustatik Leiter: Prof. Dr.-Ing. habil. W. Wagner Formﬁndungs-, Statik- und Schwingungsuntersuchun- gen unterspannter Brückensysteme anhand von Modell- analysen Thierry Martinez KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu 1. Einleitung Die Untersuchungen dieser Arbeit beinhalten eine ganzheitliche Be- trachtung unterspannter Brückensysteme. Dabei wird der Fokus auf die zentralen Punkte Form, Statik und Schwingung gesetzt. Um greifbare Ergebnisse zu erzielen, werden unterschiedliche Mo- delle verwendet. Zuerst werden theoretische Überlegungen anhand von einfachen handgefertigten Modellen untersucht. Die gewonne- nen Erkenntnisse werden in einer zweiten Konzeptphase verwendet, um mit dem Finite-Element-Programm RSTAB ein unterspann- tes Brückensystem zu modellieren. Dieses und ähnliche Systeme werden verwendet, um anschaulich zu verdeutlichen, wie unterspannte Systeme funktionieren und wor- auf bei dem Entwurf zu achten ist. 2. Form Die Form einer Brücke ist die Basis jeden Entwurfs und ist rich- tungsweisend für die statischen und dynamischen Überlegungen. Erarbeitet wurden handgefertigte Modelle der Brücke sowie Varia- tionen des Systems mit RSTAB. Durch ihre Form hat die Brücke einen begrenzten Anwendungsbe- reich. Unterspannte Brücken eignen sich vor allem, um Schluchten und tiefe Gräben zu überspannen. Die verschiedenen Querschnittsformen zeigen Möglichkeiten der Brückenquerschnittsgestaltung auf, welche im weiteren Verlauf der Arbeit genauer untersucht werden. 3. Statik Bei diesen Untersuchungen am Modell zeigte sich, wie sich die Spannposition der Tragseile und die daraus abgeleitete Form der Stützelemente deutlich auf das Verformungsverhalten der Brücke auswirken. Diese Eigenschaft leitet sich aus den Kräftebetrachtun- gen im Querschnitt der Brücke ab und wird zum Abschluss der statischen Betrachtungen genauer analysiert. Folgende Abbildung be- schreibt den Vergleich zwischen zwei Spannvariationen und verdeut- licht die statischen Unterschiede. 4. Schwingung Am selbst gebauten Modell wurden die Eigenfrequenzen und Eigen- formen am Institut für Mechanik ermittelt und ausgelesen. Zur Bemessung mit RSTAB wurde ein Brückenmodell entworfen, welches so oder in ähnlicher Form auch realisiert werden kann. Neben der Bestimmung der Eigenformen und Eigenfrequenzen war hier der Vergleich von Spannvariationen Ziel der Untersuchungen.

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BAUSTATIK

Institut für BaustatikLeiter: Prof. Dr.-Ing.habil. W. Wagner

Formfindungs-, Statik- und Schwingungsuntersuchun-gen unterspannter Brückensysteme anhand von Modell-analysenThierry Martinez

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

1. Einleitung

Die Untersuchungen dieser Arbeit beinhalten eine ganzheitliche Be-trachtung unterspannter Brückensysteme. Dabei wird der Fokus aufdie zentralen Punkte Form, Statik und Schwingung gesetzt.Um greifbare Ergebnisse zu erzielen, werden unterschiedliche Mo-delle verwendet. Zuerst werden theoretische Überlegungen anhandvon einfachen handgefertigten Modellen untersucht. Die gewonne-nen Erkenntnisse werden in einer zweiten Konzeptphase verwen-det, um mit dem Finite-Element-Programm RSTAB ein unterspann-tes Brückensystem zu modellieren.Dieses und ähnliche Systeme werden verwendet, um anschaulichzu verdeutlichen, wie unterspannte Systeme funktionieren und wor-auf bei dem Entwurf zu achten ist.

2. Form

Die Form einer Brücke ist die Basis jeden Entwurfs und ist rich-tungsweisend für die statischen und dynamischen Überlegungen.Erarbeitet wurden handgefertigte Modelle der Brücke sowie Varia-tionen des Systems mit RSTAB.Durch ihre Form hat die Brücke einen begrenzten Anwendungsbe-reich. Unterspannte Brücken eignen sich vor allem, um Schluchtenund tiefe Gräben zu überspannen.Die verschiedenen Querschnittsformen zeigen Möglichkeiten derBrückenquerschnittsgestaltung auf, welche im weiteren Verlauf derArbeit genauer untersucht werden.

3. Statik

Bei diesen Untersuchungen am Modell zeigte sich, wie sich dieSpannposition der Tragseile und die daraus abgeleitete Form derStützelemente deutlich auf das Verformungsverhalten der Brückeauswirken. Diese Eigenschaft leitet sich aus den Kräftebetrachtun-gen im Querschnitt der Brücke ab und wird zum Abschluss der sta-tischen Betrachtungen genauer analysiert. Folgende Abbildung be-schreibt den Vergleich zwischen zwei Spannvariationen und verdeut-licht die statischen Unterschiede.

4. Schwingung

Am selbst gebauten Modell wurden die Eigenfrequenzen und Eigen-formen am Institut für Mechanik ermittelt und ausgelesen.Zur Bemessung mit RSTAB wurde ein Brückenmodell entworfen,welches so oder in ähnlicher Form auch realisiert werden kann.Neben der Bestimmung der Eigenformen und Eigenfrequenzen warhier der Vergleich von Spannvariationen Ziel der Untersuchungen.