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X Einsatzmöglichkeiten für neuartige Materialien und innovative Tragstrukturen im Brückenbau Fakultät Bauingenieurwesen / Architektur • Professur für Brücken- und Ingenieurbau Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ............................................................................................................. 1 2 Baustoffe .............................................................................................................. 2 2.1 Betonentwicklungen .......................................................................................... 2 2.1.1 (Ultra-) Hochfester Beton ................................................................................... 2 2.1.2 Faserbeton ........................................................................................................ 6 2.1.3 Textilbewehrter Beton........................................................................................ 8 2.1.4 Polymermodifizierte Betone ............................................................................. 13 2.1.5 Selbstverdichtender Beton (SVB) .................................................................... 16 2.1.6 Kombinierte Anwendung mehrerer Eigenschaften ........................................... 19 2.2 Metalle............................................................................................................. 25 2.2.1 Stahl ................................................................................................................ 25 2.2.2 Aluminium ....................................................................................................... 32 2.3 Kunststoffe ...................................................................................................... 37 2.3.1 Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) ................................................... 38 2.3.2 Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ............................................................. 40 2.4 Glas................................................................................................................. 43 2.5 Natürliche Baustoffe ........................................................................................ 46 2.5.1 Formholz ......................................................................................................... 48 2.5.2 Bambus ........................................................................................................... 50 2.6 Fazit ................................................................................................................ 56 3 Innovative Tragsysteme .................................................................................... 59 3.1 Bionik .............................................................................................................. 59 3.1.1 Einführung ....................................................................................................... 59 3.1.2 Entsprechungen .............................................................................................. 60 3.1.3 Innovationen der Bionik ................................................................................... 61 3.1.4 Fazit ................................................................................................................ 70 3.2 Adaptive Tragsysteme ..................................................................................... 71 3.2.1 Einführung ....................................................................................................... 71 3.2.2 Passive Systeme ............................................................................................. 72 3.2.3 Aktive Systeme................................................................................................ 76 3.2.4 Semi-aktive Systeme ....................................................................................... 79 3.2.5 Hybride Systeme ............................................................................................. 80 3.2.6 Adaptive Systeme ........................................................................................... 82 3.2.7 Intelligente Systeme ........................................................................................ 84 3.2.8 Autonome Systeme ......................................................................................... 84 3.2.9 Fazit ................................................................................................................ 85 3.3 Innovative Tragsysteme in Beispielen.............................................................. 86 3.3.1 Einführung ....................................................................................................... 86
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X Einsatzmöglichkeiten für neuartige Materialien und innovative Tragstrukturen im Brückenbau
Fakultät Bauingenieurwesen / Architektur • Professur für Brücken- und Ingenieurbau
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ............................................................................................................. 1
2 Baustoffe .............................................................................................................. 2
2.1 Betonentwicklungen .......................................................................................... 2
2.1.1 (Ultra-) Hochfester Beton ................................................................................... 2
2.1.2 Faserbeton ........................................................................................................ 6
2.1.3 Textilbewehrter Beton ........................................................................................ 8
2.1.4 Polymermodifizierte Betone ............................................................................. 13
2.1.5 Selbstverdichtender Beton (SVB) .................................................................... 16
2.1.6 Kombinierte Anwendung mehrerer Eigenschaften ........................................... 19
2.2 Metalle............................................................................................................. 25
2.2.1 Stahl ................................................................................................................ 25
2.2.2 Aluminium ....................................................................................................... 32
2.3 Kunststoffe ...................................................................................................... 37
2.3.1 Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) ................................................... 38
2.3.2 Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ............................................................. 40
2.4 Glas ................................................................................................................. 43
2.5 Natürliche Baustoffe ........................................................................................ 46
2.5.1 Formholz ......................................................................................................... 48
2.5.2 Bambus ........................................................................................................... 50
2.6 Fazit ................................................................................................................ 56
3 Innovative Tragsysteme .................................................................................... 59
3.1 Bionik .............................................................................................................. 59
3.1.1 Einführung ....................................................................................................... 59
3.1.2 Entsprechungen .............................................................................................. 60
3.1.3 Innovationen der Bionik ................................................................................... 61
3.1.4 Fazit ................................................................................................................ 70
3.2 Adaptive Tragsysteme ..................................................................................... 71
3.2.1 Einführung ....................................................................................................... 71
3.2.2 Passive Systeme ............................................................................................. 72
3.2.3 Aktive Systeme ................................................................................................ 76
3.2.4 Semi-aktive Systeme ....................................................................................... 79
3.2.5 Hybride Systeme ............................................................................................. 80
3.2.6 Adaptive Systeme ........................................................................................... 82
3.2.7 Intelligente Systeme ........................................................................................ 84
3.2.8 Autonome Systeme ......................................................................................... 84
3.2.9 Fazit ................................................................................................................ 85
3.3 Innovative Tragsysteme in Beispielen.............................................................. 86
3.3.1 Einführung ....................................................................................................... 86
Einsatzmöglichkeiten für neuartige Materialien und innovative Tragstrukturen im Brückenbau XI
Fakultät Bauingenieurwesen / Architektur • Professur für Brücken- und Ingenieurbau
3.3.2 Eisenbahnbrücken ........................................................................................... 87
3.3.3 Seilbrücken ...................................................................................................... 90
3.3.4 Bogenbrücken ................................................................................................. 94
3.3.5 Kombinierte Tragsysteme ................................................................................ 96
3.3.6 Bewegliche Brücken ........................................................................................ 98
3.3.7 Hybride Tragwerke .......................................................................................... 99
3.3.8 Fazit .............................................................................................................. 102
4 Entwurf einer Fußgängerbrücke ..................................................................... 103
4.1 Einleitung ....................................................................................................... 103
4.2 Entwurfsgrundlagen für Fußgängerbrücken ................................................... 104
4.3 Erläuterung des Entwurfs ............................................................................... 104
4.4 Transport und Montage ................................................................................. 108
4.5 Modellierung und Bemessung mit RStab ....................................................... 110
4.5.1 Modellierung der Brückenteile ....................................................................... 110
4.5.2 Lastkombinationen......................................................................................... 110
4.5.3 Nachweise ..................................................................................................... 113
4.6 Optimierung des Entwurfs .............................................................................. 116
4.7 Fazit .............................................................................................................. 119
5 Fazit und Ausblick ........................................................................................... 121
6 Verzeichnisse ................................................................................................... 124
6.1 Abbildungsverzeichnis ................................................................................... 124
6.2 Tabellenverzeichnis ....................................................................................... 131
6.3 Diagrammverzeichnis .................................................................................... 132
6.4 Normenverzeichnis ........................................................................................ 132
6.5 Literaturverzeichnis ........................................................................................ 133
7 Anlagen ............................................................................................................. 143
