Die Verwendung von Gelenken im Massivbrueckenbau. Zur Geschichte des Dreigelenkbogens

Hinges in historic concrete and masonry arches. On the history of the three-hinged arch

In einem geschichtlichen Rueckblick wird die Entwicklung und Anwendung von Gelenken im Massivbrueckenbau dargestellt, was wertvolle Aussagen fuer die Instandsetzung und Ertuechtigung historischer Bruecken liefern kann. Massivbruecken mit Gelenken wurden erst ab 1880 in Deutschland erbaut; im Gegensatz zur wesentlich frueher einsetzenden Anwendung im Eisenbrueckenbau. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts hatten sich Massivbruecken mit Gelenken jedoch bei groesseren Bauwerken flaechendeckend durchgesetzt. Als Vorteile dieser Bauweise wurden die Vermeidung von Rissbildungen im Bauwerk und das einfacher zu berechnende statisch bestimmte Tragwerk gesehen. Diese Vorteile konnte man bei den damals haeufig gebauten Bogenbruecken aus Stein und Beton, insbesondere im Hinblick auf geringere Rissbildungen, nutzen. Die Idee und die wissenschaftliche Betrachtung definierter Drehpunkte bei Bogenbruecken gehen auf Jules Dupuit Mitte des 19. Jahrhunderts zurueck. Ausgehend von den Schadensbildern beim Ausruesten der Massivbruecken machte er den Vorschlag, nicht die Bewegungen zu verhindern, sondern sie durch Gelenke zu kontrollieren und formulierte erstmals die Idee eines Dreigelenkbogens im Massivbau. Einen weiteren entscheidenden Entwicklungsschritt ging Friedrich Heinzerling, der die Fixierung der Endpunkte der Stuetzlinie im Scheitel und in den Kaempfern durch leicht konvexe Keilsteine vorschlug. Weitere bedeutsame Beitraege lieferten Gustave Brosselin und Emil Winkler. Der praktische Einsatz von Gelenken bei Massivbruecken erfolgte erst im Jahr 1880 durch Claus Koepke bei einer Eisenbahnbruecke mit Steingelenken im Scheitel und in den Kaempfern. Umfassend wird auf die verschiedenen Bauarten frueher Gelenke eingegangen. Die Gelenkwirkung wurde zunaechst durch Fugeneinlagen aus Blei oder Asphalt realisiert. Eine verbesserte Wirkung ergab sich durch die Anordnung von Stein- und Betongelenken, bei denen eine Seite eine konvexe und der andere eine konkave Woelbung erhielt. Ein aehnliches Prinzip wie die Stein- und Betongelenke wiesen die ebenfalls verwendeten Waelzgelenke aus Gusseisen oder Stahlguss auf, allerding bei deutlich groesserer moeglicher Belastung wegen der hoeheren Festigkeit der Materialien. Erstmals eingesetzt wurden eiserne Waelzgelenke bei der 1893 erbauten Donaubruecke in Munderkingen. Daneben verwendete man auch Zapfen- oder Bolzengelenke, die einfacher zu versetzen waren. In vielen Faellen laesst sich bei historischen Bruecken auf den ersten Blick nicht erkennen, ob es sich um einen Dreigelenkbogen handelt. Es wird dann davon ausgegangen, dass es sich um einen eingespannten Bogen handelt, was zu falschen Untersuchungsergebnissen und unpassenden Instandsetzungsmassnahmen fuehren kann. Auch kann es vorkommen, dass ein Bogen mit augenscheinlich drei Gelenken als eingespannter Bogen funktioniert, da die Gelenke, zum Beispiel infolge Korrosion oder Verschleiss, nicht mehr wirksam sind. In jedem Fall sind eine genaue Untersuchung des Bauwerks durch den beurteilenden Statiker und ein Vergleich mit aehnlichen Konstruktionen sowie eine gruendliche Analyse des Materials und des Zustands der Gelenke erforderlich. ABSTRACT IN ENGLISH: The three-hinged arch, while increasingly common in steel bridge construction from the 1860s, was introduced more reluctantly into masonry and concrete bridge building. However, by the end of the 19th century, it had found widespread application, particularly in Germany. Considerations of crack prevention as well as ease and consistency of the mechanical modelling of masonry arches were evidently the driving forces behind this development. The paper describes the history of the hinged vaulted bridge, from the first suggestions by the eminent French engineer Jules Dupuit (published in 1870) up to the early years of the 20th century. Particular attention is given to temporary and “imperfect” hinges which may be neither visible nor active in the finished state of the bridge, and to the historic development and design of permanent hinges, outlining the range of constructive solutions the modern engineer may encounter when assessing the state of a late 19th century vaulted bridge. (A)

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References;
  • Pagination: pp 99-111
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01598896
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Mar 17 2016 9:43AM