Diplomarbeiten

Textilbeton (TRC - textile reinforced concrete) ist ein Material, das einige der Schwierigkeiten nachahmt, denen man auch bei traditionellen Stahlbetonkonstruktionen begegnet, vor allem im Hinblick auf ebene Elemente und Schalenelemente. Mit seinem geringen Gewicht der textilen Bewehrung (1,8 g/cm³), einer hohen Zugfestigkeit des textilen Netzes (1.000 - 3.500 N/mm²), einer hohen Druckfestigkeit der Matrix ( >70 N/mm²), einem hohen Korrosionswiderstand der Matrix, einer hohen Biegefestigkeit, Biegesteifigkeit sowie Torsionssteifigkeit etc. bietet es zahllose Möglichkeiten bei der Versteifung bzw. beim Bau von leichten und langlebigen Tragwerken.

Folgendes soll konstruiert werden: Zwischen zwei bestehenden Gebäuden, die 16 m auseinander stehen, soll eine Fußgängerbrücke gebaut werden. Dafür wurde eine geschlossene Schalenstruktur aus Textilbeton mit einer organischen Form gewählt, in die Fenster entlang der Längsseiten eingebaut wurden. Auf diese Weise wurden die Materialvorteile des textilbewehrten Betons maximal genutzt und der Komfort für die Fußgänger sichergestellt. Die Brücke wurde mit dem Dlubalprogramm RFEM modelliert, berechnet und auch optimiert. Ergebnis und Fazit der Untersuchung ist: Die dünne Schalenstruktur der Brücke kann zwar mit Textilbeton konzipiert aber die Stabilität muss weiter optimiert werden, z.B. durch zusätzliche Zugstreben und -stäbe aus Stahl, die in transversale und longitudinale Rippenreihen eingebaut sind, und durch Sperren der Brückenenden anhand eines Betonrahmens, um Verformungen zu reduzieren.

Die Hauptschale hat folgende Eigenschaften:

Maximale Höhe: 4 m

Maximale Breite: 3,06 m

Schalendicke: 0,03 m

Radius der Rippen: 0,1 m

Anzahl der Längsrippen: 6

Durchschnittsanzahl der Netzschichten: 3

Der mit der Komponentenmethode bestimmte Widerstand des Anschlusses wird mit den Berechnungsergebnissen eines numerischen Modells verglichen, das Auswirkungen von nichtlinearem Materialverhalten mit einschließt. Es werden kritische Komponenten sowie die Spannungen in jeder Komponente, Schweißnähte und die Kräfteverteilung in den Schrauben untersucht.

Häufig treten Erdbeben, aber auch andere Naturkatastrophen in armen Regionen der Erde auf. Die schon oft unzureichende Trinkwasserversorgung ist somit zusätzlich geschädigt und es besteht die Gefahr von Epidemien. Die Versorgung mit Trinkwasser aber auch die Möglichkeit unter hygienischen Verhältnissen zu leben, sind existentiell. 

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines modularen Systems für Wassertürme zum Einsatz in Katastrophengebieten. Es wurde eine funktionale, erdbebensichere Tragkonstruktion entwickelt, die gleichzeitig einfach, mit wenigen Hilfsmitteln, von angelernten Arbeitern unter Anleitung aufgebaut werden kann. Somit soll dazu beigetragen werden, dass nach Naturkatastrophen eine schnelle Trinkwasserversorgung möglich ist, die auch während der Wiederaufbauphase und darüber hinaus genutzt werden kann. Die Herausforderung war unter anderem der Umgang mit begrenzten Werkzeugen und Materialien. So sind auf den lokalen Märkten nur begrenzte Holzquerschnitte erhältlich, die es zu berücksichtigen galt. Aber auch der Transport und Aufbau ist unter den dortigen Gegebenheiten zu berücksichtigen. Die auf dem Campus der Universität aufgebaute Konstruktion ist auf Erdbeben der „Stärke 5,5“ ausgelegt und somit als Sofortmaßnahme nach dem Hauptbeben gedacht. Nach der ersten Grundversorgung kann diese verstärkt werden um auch gegen Hauptbeben der „Stärke 7,0“ gerüstet zu sein.

Das Tragwerk wurde mit RFEM berechnet.

Diese Bachelorarbeit besteht aus drei Teilen:

1. Teil: Theoretische Grundlagen

Im Teil 1 soll auf alle wesentlichen Grundlagen des Brückenbaus in Bezug auf Fußgängerbrücken aus Holz eingegangen werden und ein umfassender Überblick über Planungsgrundlagen, Einwirkungen, Bauteile einer Holzbrücke, Transport und Montage gegeben werden.

2. Teil: Dynamische Betrachtung

Der 2. Teil befasst sich mit dem Schwingungsverhalten von Fußgängerbrücken.

3. Teil: Projekt - Fußgängerbrücke

Im dritten Teil dieser Arbeit wird ein Entwurf und die Tragwerksplanung einer Fußgängerbrücke bei Untereuerheim erstellt. Eingegangen wird auf die Grundlagenermittlung, den Entwurf und die Statische Berechnung. Das Tragwerk wurde als 3D-Modell mit dem Stabwerksprogramm RSTAB berechnet und nach den aktuellen Normen bemessen. Das Tragwerk wurde als Schrägseilbrücke konzipiert und überspannt zwischen den beiden Pylonen 90m. Insgesamt hat die Holzbrücke eine Länge von 130 m. Diese Bachelorarbeit ist als Alternativentwurf zu einer Massivbrücke geplant worden.

Die Masterarbeit "Bemessung einer Bogenbrücke" behandelt die Entwicklung und Bemessung von Bögen und Bogenbrücken einschließlich darstellendem Konzeptentwurf der Brückenkonstruktion. Der Theorieteil beinhaltet zum einen die themenspezifische Geschichtsforschung (Bögen und Bogenbrücken) und zum anderen die Untersuchung verschiedener, vorteilhafter Formen eingespannter Bögen.

Der Hauptteil der Arbeit umfasst den Konzeptentwurf und die Beurteilung der Straßenbrücke, die sich mit einer maximalen Spanne von 140 m und einer Gesamtlänge von 266,9 m über ein Tal erstreckt. Das Projekt wurde als Bogenbrücke mit vorgespannter Brückenfahrbahn ausgeführt. Berechnungen wurden nach aktuellen CSN EN-Normen durchgeführt unter Berücksichtigung der Anordnung struktureller Brückenelemente, Bemessung der Vorspannung, Bewehrung von Schlüsselelementen der Brücke, Strukturstabilität und Bauzuständen.