Optimisation of Network Tied-Arch Bridges
Autorin: Katharina Ziegler
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Analyse der Kosteneffizienz verschiedener Arten von Windverbänden der Bögen in Netzwerkbogenbrücken. Durch die netzwerkartige Anordnung der Hänger können die Biegemomente in der Seilebene sowohl für die Bögen wie auch für die Fahrbahnträger minimiert werden. Zusätzlich wird die Stabilität der Bögen in deren Ebene durch die dichte Anordnung der Hänger verbessert. Die Schlankheit der Bögen wird deshalb durch das Knickverhalten der Bögen aus deren Ebene, welches in direktem Zusammenhang mit dem Windverband steht, bestimmt.
Das statische Verhalten der ganzen Struktur mit verschiedenen Typen von Windverbänden wird für den Referenzfall, die Blennerhassett Island Brücke, analysiert. Eine Quantifizierung der Vor- und Nachteile der jeweiligen Fälle wird anhand einer Schätzung der totalen Materialkosten ermöglicht. Eine Neigung der Bögen gegenüber der Vertikalen zeigt eine Verbesserung des Verhaltens der Brücke und führt gemäss den Ergebnissen zu einer Reduktion der Materialkosten. Des Weiteren wird gezeigt, dass mit einem Warren Fachwerk in Kombination mit geneigten Bögen eine ähnliche Aussteifung möglich ist wie mit anderen Fachwerken (beispielsweise einem Rauten Fachwerk oder einem K-Verband). Gleichzeitig kann die transversale Windlast signifikant reduziert werden, da die exponierte Fläche in einem Warren Fachwerk deutlich kleiner ist als für die anderen Typologien. Ein wichtiger Punkt bei der Analyse des Windverbandes ist die Verträglichkeit. Aus der Verformung der Bögen resultieren unvermeidlich auch Schnittkräfte in den Streben des Windverbandes. Die Anordnung der Streben in einem Warren Fachwerk ist unter anderem optimal, da diese Kräfte vergleichsweise klein sind. Durch einen zusätzlichen horizontalen Balken über den Portalen kann die Steifigkeit der Bögen zusätzlich erhöht werden. Dies ermöglicht unter anderem Materialeinsparungen für die Bögen und auch für die Streben des Windverbandes.
Während sich diese Resultate spezifisch auf den Referenzfall beziehen, werden auch allgemein gültige Erkenntnisse über das Verhalten von Netzwerkbogenbrücken und deren Windverbände diskutiert.
