DIE BAUTECHNIK
14. Jahrgang BERLIN, 2. Oktober 1936 Heft 43
Abb. 2. G eschw eißte Bagger. Abb. 3. G eschw eißter G roßgüterw agen.
A lle R ech te V orb eh alten .
Warum schw eißen und w ie sch w eiß en ?
Von G. S ch ap er.
Noch vor zehn Jahren dachte man im Stahlbrücken- und Hochbau kaum an das Schw eißen. V ereinzelt sind vor dieser Zeit nur ausgebogene schlaffe Diagonalen von Fachw erkträgern mit dem Therm itschw eißverfahren und durch Zusam m enpressen verkürzt und dadurch w ieder straff gezogen worden. Sonst beherrschte das Nietverfahren unbeschränkt den Stahlbau.
Im M aschinenbau hatte aber das Schw eißverfahren dam als schon große Erfolge erzielt. Man hatte gelernt, m it großem wirtschaftlichem Erfolge und mit technischem Nutzen
M aschinenteile aus Einzelstücken zu
sam m enzuschw eißen, die bis dahin u n ter Benutzung teurer und schw ie
riger M odelle gegossen werden m ußten. G ußteile mit verw ickelten Form en hatten oft trotz großer Sorg
falt beim G ießen Fehlstellen im Guß und hohe innere Spannungen. Beide M ängel ließen sich beim Zusam m en
schw eißen aus einzelnen kleineren Teilen verm eiden. Das Schweiß
verfahren eroberte sich im M aschinen
bau im m er w eitere G ebiete. H eute w erden große Maschinen ganz ge
schw eißt. Abb. 1 zeigt eine ganz g e schw eißte 2000-t-Schiffbaupresse und Abb. 2 ebenfalls ganz geschw eißte B agger.1) Auch große feste und fahrbare Krane w erden h eu te in geschw eißter A usführung gebaut.
Auch im Schiffbau hatte das Schw eißverfahren vor zehn Jahren schon Eingang gefunden. H ier war es die durch das Schw eißverfahren erzielte große G ew ichtsersparnis, die dem Schw eißverfahren Eingang ver
schaffte. Nachdem das Schw eiß
verfahren im m er w eiter vervoll
kom m net ist, w erden heute die größ
ten Schiffe mit ausgezeichnetem Er
folge ganz geschw eißt.
Der gleiche G rund war für die frühzeitige Einführung des Schweiß
verfahrens Im Eisenbahnw agenbau m aßgebend. Der V orteil der Gewichts
ersparnis durch das Schw eißverfahren macht sich im Eisenbahnw agenbau besonders darin bem erkbar, daß w eniger totes Gewicht befördert werden muß, und daß daher die Zugkraft der Lokomotiven nutzbringender aus
Abb. 1. Geschweißte 2000-t-Schlffbaupresse.
genutzt w erden kann. H eute w erden Personen- und G üterw agen vielfach ganz geschw eißt. Abb. 3 zeigt einen ganz geschw eißten G roßgüterwagen der D eutschen Reichsbahn.
Die Erfolge des Schw eißverfahrens auf den drei genannten G ebieten ließen etw a vor zehn Jahren die Frage auftauchen, ob nicht auch im Stahlhoch- und Brückenbau das Schweißverfahren mit technischem und wirtschaftlichem Nutzen verw endet w erden könnte.
Reifliche Ü berlegungen ließen diese Frage bejahen. Der V erlust an Q uerschnitt in den gezogenen Teilen durch die N ietlöcher fällt beim Schw eißverfahren weg. Rechtwinklig aneinanderstoßende Telle w erden beim Schw eißverfahren nicht durch W inkelstähle, sondern nur durch Schw eißnähte hergestellt. D iese bei
den U m stände m ußten eine erheb
liche G ew ichtsersparnis bringen. Da anzunehm en war, daß das Schweißen wegen der geringeren Bearbeitungs
kosten auch bei V erw endung teurer Elektroden nicht unw irtschaftlicher als das N ieten w erden konnte, m ußte die Gewichtsersparnis gleichbedeutend mit einer Kostenersparnis sein. Im M aschinenbau mit seinen teilw eise starken dynam ischen Beanspruchun
gen und im Bau von Schiffen, deren Telle bei starkem Seegang häufigen W echselbeanspruchungen ausgesetzt sind, hatten sich die Schw eißverbin
dungen bew ährt. W eshalb sollte es nicht möglich sein, auch Straßen- und Eisenbahnbrücken mit Sicherheit zu schw eißen?
Bei Stahlhochbauten bestand hier kein Zweifel. Man fing deshalb vor zehn Jahren ohne B edenken an, Stahlhochbauten in größerem Um
fange zu schw eißen. Im Brückenbau ging man erst nach eingehenden V orversuchen und theoretischen Ü berlegungen an das Schweißen heran.
Anfang 1930 w urde die erste ganz geschw eißte Eisenbahnbrücke her
g e s te llt2). Es ist ein eingleisiger Ü berbau mit V ollw andträgern von 10 m Stützw eite. Der Längsschnitt in Abb. 4 und der Q uerschnitt in Abb. 5
‘) Beide M aschinen sind von der D em ag-D uisburg hergestellt worden. 2) Bautechn. 1930, H eft 22, S. 323 u. f., .D ie erste geschw eißte Eisen- Die A bbildungen sind W iedergaben von D em ag-L ichtbildern. bahnbrücke für V ollbahnbetrieb“.
620 S c h a p e r , W arum schw eißen und w ie schw eißen DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d. g e s . B a u ln g c n le u rw c sen
zeigen die B auart d er Brücke, die heu te, wo geschw eißte Brücken oft ausgeführt sind, keiner w eiteren Erläuterung bedarf, Die H auptträger haben keine Stegblech- und G urt
plattenstöße. Der Baustoff des Ü berbaues ist St 37; zum Schw eißen sind blanke Elek
troden v erw en d et w orden.
Nach dem h eutigen Stande der Erkenntnis w ürde man manche bauliche E inzelheit dieses Ü berbaues anders ge
stalten. In den gezogenen
U ntergurten der Q uer- und H auptträger sind am Anschluß der Längs- und Q uerträger und am Ende der zw eiten G urtplatte kräftige, un b earb eitete Q uernähte angeordnet, die man heute w egen ihrer die D auerfestigkeit stark verm indernden K erbwirkung grundsätzlich verm eiden w ürde. Der Ü berbau liegt jetzt sechs Jahre in einer stark befahrenen H auptstrecke, die täglich mit 100 Zügen in jed er Fahrrichtung b eleg t ist; er ist also schon von 219 000 Zügen befahren w orden. Die Längs- und Q uerträger sind som it schon von 1 Million schw eren Lokom otivachsen und von w enigstens 10 M illionen leichteren W agenachsen u nm ittelbar beansprucht w orden. Eine ganz g enaue U ntersuchung in den letzten W ochen hat er
geben, daß der Ü berbau trotz der baulichen E inzelheiten, die h eu te als M ängel bezeichnet w erden, „
nicht die geringsten Schäden zeigt. D i e s e s E r g e b n i s i s t ^
e in b e r e d t e s Z e u g n i s f ü r ;|1 \ B/ %
d i e B r a u c h b a r k e i t u n d r— —-t--- S i c h e r h e i t d e s S c h w e i ß - ^ . . . Ü s L O P - -
v e r f a h r e n s b e i B r ü c k e n - ^ \
ü b e r b a u t e n d e r e r l ä u t e r - s> ¡1 & | jp '-' - y j ... ;■
t e n A rt. 8 j | 8 § f " * * T CX Die D eutsche Reichsbahn 5V j j 1 ¿ -¿L ~ erkannte schon frühzeitig die -■ .¿¿4l ä r-— v T j! — außerordentliche W ichtigkeit ^ U-26ß-~I _ --- der Prüfung der Schw eißnähte
durch Röntgenaufnahm en. Sie beschaffte schon für die U nter
suchung des beschriebenen ersten geschw eißten Ü berbaues eine leistungs
fähige Röntgenanlage und führte mit ihr die Prüfung der Schw eißnähte dieses Ü berbaues auf Schlacken- und Rissefreiheit durch.
Der Ü berbau soll jetzt ausgebaut w erden und im Staatlichen M aterial
prüfungsam t D ahlem in allen Einzelheiten durch Röntgenaufnahm en, durch das m agnetische D urchflutungsverfahren und durch D auerfestigkeitsproben ganz gründlich auf etw aige Schäden, M ängel, A lterungserscheinungen u. dgl. untersucht w erden.
Inzw ischen haben die D eutsche Reichsbahn und die R eichsautobahnen sehr viele geschw eißte Brücken ausgeführt. Auch sonst sind in D eutsch
land viele geschw eißte Brücken geb au t w orden. D abei ist festgestellt w orden, daß b ei erfahrenen S tahlbauanstalten mit guten Schw eißeinrich
tungen trotz der strengen V orschriften für die A usführung und Prüfung d a s S c h w e i ß e n n i c h t t e u r e r i s t a l s d a s N ie t e n . D i e G e w i c h t s - e r s p a r n l s , d i e z u
15°/o a n g e s e t z t w e r d e n k a n n , t r i t t a ls o u n v e r m i n d e r t a l s ' ] K o s t e n e r s p a r n i s in -
d i e E r s c h e i n u n g . M itunter können noch größere G ew ichtserspar
nisse erzielt w erden.
In Abb. 6 ist ein Zw ei
gelenkrahm en in g e n ieteter A usführung und in Abb. 7 in geschw eiß- ? ter A usführung ein und desselben Bauwerkes und m it den gleichen
Stützw eiten w ieder
gegeben. D er genietete Rahmen w iegt 19,4 t und der geschw eißte Rahm en 14,3 t. H ier b e trägt also die G ew ichts
ersparnis 2 6,3% . N eben d er K osten
ersparnis sind es G ründe
— ... ü jw ... ... ..."ji so. ^es g u *en A u s s e h e n s , die
^ .e V erw endung des
ij U _ _ _ ■! -1 Schw eißverfahrens sprechen.
S P i W/SM Im S ta h lh o ch -u n d B rückenbau
ÜT.~vL ____ ~ _ J''-3vZ ~ J j j w f f n f l ^ lassen sich durch V erw endung
"''■=■5ss.2 0 ä l ^ II ^ ^ ^ es Schw eißverfahrens ganz
-uy ! ■ 132 '---g— -ij - - - g _ .---%= 4 i n 5 | | ausgezeichnete, architektonisch
g/- 15 T J p. j ^ sehr befriedigende W irkungen
— i! ¡4- m | erzielen. Die Flächenw irkung
; .; f j | geschw eißter Träger im Hoch-
__... 1 _ 1250 __________ <4____________1200 / ' ^ und B rückenbau ist w eit schö-
^ ncr a *s ^ ie g eniete te r Träger.
Abb. 4. Erste geschw eißte E isenbahnbrücke. G eschw eißte Ü berbauten sehen
Längsschnitt. t? ' j in der U nteransicht seh r g u t
aus. Man h a t bei geschw eißten Trägern und Ü berbauten den Eindruck von G ebilden, die in einem Guß h ergestellt sind. G eschw eißte Träger m achen für das Auge einen sichereren Eindruck als g en ietete Träger. N am hafte A rchitekten g eben deshalb den geschw eißten Trägern bei w eitem den V orzug vor genieteten Trägern.
Es ist verständlich, daß man h eu te, wo auf die Schönheit unserer Bau
w erke so großer W ert g eleg t w ird, gern geschw eißte Stahlbauten ausführt.
A bb. 8 zeigt die Form der geschw eißten Binder der neuen Bahnhofs
hallen ln D üsseldorf und Abb. 9 einen Blick In diese H allen. Von Binder zu Binder sind geschw eißte R ahm enträger gespannt, die die Bedachung und die verglasten Schürzen tragen. Solch schöne, einfache, rassige Form en, w ie sie hier die Binder und die anderen H allen teile zeigen,
lassen sich in der N ietbau- w eise nicht erzielen.
/M | w ‘ jn ^ h b . jo iSt die neue
« * / 1 ganz geschw eißte Stadtbahn-
- j —ff-~i I steighalle des B ahnhofes Zoo-
:_________________________ J J J: logischer G arten in Berlin ..eULy — ; ^ w iedergegeben. A bb. 11 ver- H ^ fej: 4"* anschaulicht E inzelheiten einer
_j I W T f§ii Ecke dieser H alle. Die Flächen-
| ^4?^, % Wirkung der glatten, einfachen
"1 Binder ist seh r schön. Wie
tsso--- -j ! unruhig dagegen g en ietete
000 “ * Binder w irken, das zeigt die
Abb. 5. E rste geschw eißte Eisenbahnbrücke. Q uerschnitt. B etrachtung der A bb. 12, die die Ecke eines Binders der vor einigen Jah ren erbauten B ahnsteighalle des Bahnhofes W estkreuz in Berlin w iedergibt.
W ie außerordentlich schön geschw eißte B rückenträger aussehen, das dürfte aus der B etrachtung der in Abb. 13 w iedergegebenen E isenbahn
brücke hervorgehen.
Bei Straßenbrücken m it E isenbetonfahrbahntafeln, die auf den H aupt
trägern liegen, verdienen geschw eißte H auptträger vor g en ieteten deshalb den V orzug, w eil die unm ittelbare A uflagerung der F ahrbahntafel auf geschw eißten Trägern ganz unbedenklich ist, w ährend die L agerung auf g en ieteten Trägern die dringend erw ünschte M öglichkeit, im Laufe des B etriebes lose gew ordene N ieten im O bergurt auszuw echseln, ausschließt.
Man hat gegen das Schw eißen den Einw and erhoben, daß durch das Schw eißen in den N ähten und in den Trägern außerordentlich hohe Schrum pfspannungen erzeu g t w erden, die im V erein mit den B etriebs
spannungen schnell zum Nts ji fM-S>___________________ H ________ ( Bruch führen m üßten. In
r I ..der Tat sind in den N ähten
W „„ £ \ — —
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1 selb st die Schrum pfspan-% s =«w-w „ i . . . , j
7; S nss. ,L* :e ,-m -2S ■ nungen seh r hoch; In d e n
^ B ^ --- ^ --- ^ j T c ä g e r n e r r e i c h e n s i e e r - b l r ! heblich geringere G rößen- Ordnungen als in den
skjbkch» b-b N ähten. Die Schrumpf-
% / / Spannungen in den Trä-
m ü f gern sind im allgem einen
1k a j. ' * g e r i n g e r als d i e Walz-
W V» w 5 n t Spannungen in Walz-
vi trägern. Nun tragen aber
\\ 11 ^ bekanntlich W alzträger
\ M!» .j- mit hohen W alzspannun-
. \ \ \ Schona.-n g en e j,enso Vje it als wenn
• \ «| ■ I sie frei von W alzspannun-
Vra-TTT-Bj k ilio gen wären. D asselbe gilt selbstverständlich auch von geschw eißten Trägern hinsichtlich der Schrumpf- Spannungen in den Trä-
& gern. Auch die hohen
G enieteter Rahmen. A bb. 7. G eschw eißter Rahmen. Schrum pfspannungen ln
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J a h rg a n g 14 H e ft 4 3
2. O k to b e r 1936__________________ S c h a p e r , W arum schweißen und w ie schw eißen 6 2 1
Abb. 12. Ecke eines Binders der Bahnsteighalle des Bahnhofes W estkreuz in Berlin.
Abb. 8. G eschw eißter Binder der Bahnhofshallen in Düsseldorf.
Abb. 9. Blick in die geschw eißten Bahnhofshallen in Düsseldorf.
G eschw eißte Stadtbahnsteighalle des Bahnhofes Zoologischer G arten in Berlin.
Abb. I I . Einzelheiten einer Ecke der Halle ln Abb. 10.
den N ähten, z. B. in den V erbindungsnähten zwischen Steg und G urtungen, geben nicht den geringsten Anlaß zu Bedenken, w enn die N ähte einw andfrei geschw eißt sind. Das haben die umfangreichen Erfahrungen und die eingehenden D auerbiegeversuche gezeigt. Noch in der letzten Zeit im Staatlichen M aterialprüfungs
am t D ahlem durchgeführte D auerbiegeversuche haben erw iesen, daß die D auerbiegefestigkeit von g e schw eißten Trägern m indestens so hoch w ie von genieteten Trägern ist, daß also die höheren Schrumpf
spannungen in den N ähten ungefährlich sind. Diese T atsache w ird ihren G rund darin haben, daß die hochbeanspruchten N ähte von w eniger hochbeanspruch
tem Baustoff um geben sind.
G egen geschw eißte Träger der oben beschriebenen Bauart (Abb. 4 u. 5) läßt sich also nichts einw enden, w enn man bei ihrer baulichen Durchbildung die Bau
regeln beachtet, die sich aus den D auerfestigkeits
versuchen des Kuratoriums im Fachausschuß für Schw eißtechnik beim Verein deutscher Ingenieure3) 3) Bericht des K uratorium s für D auerfestigkeits
versuche im Fachausschuß für Schw eißtechnik beim Verein deutscher Ingenieure. 1935, V DI-Verlag G. m. b. H., Berlin NW 7.
622
S c h a p e r , Warum schw eißen und wie schw eißen DIE BAUTECHNIK F a c h sch rift f. d. g e s. B a u in g e n ie u rw e senDie B erücksichtigung der D auerbeanspruchung
bei der B erech nun g und Durchbildung g e sc h w e iß t e r Straßenbrücken.
Von R egierungsbaurat H. C a sp e r, Berlin.
Aus zahlreichen V eröffentlichungen1) ist bekannt, daß bei schw ellender oder w echselnder B eanspruchung die Bruchfestigkeit der B austähle gegen-
‘) Vgl. u. a, Bautechn. 1934, H eft 2, S. 25, K o m m e r e il :/ - V e r f a h r e n zur Berücksichtigung w echselnder und schw ellender Spannungen bei dynam isch beanspruchten Stahlbauw erken; Bautechn. 1935, H eft 32, S. 427, K o m m e r e l l : N eue Bestim m ungen und Bauregeln für geschw eißte voll- w andige Eisenbahnbrücken; Stahlbau 1935, Heft 21, S. 164, G r a f : D auer
versuche mit großen Schw eißverbindungen bei oftm aligem W echsel zwischen Zug- und D ruckbelastung sow ie bei oftm aliger Z ugbelastung;
ebenda, Heft 20, S. 153, K o m m e r e l l : N eue Vorschriften für geschw eißte vollw andige Eisenbahnbrücken.
ü b er ruhender B eanspruchung abnim m t und daß die Schw ingungsw eite, d. h. der U nterschied zwischen G rößt- und K leinstspannung hierbei w esentlich ist. Bei B austahl St 52 ist der Abfall stärker als bei Baustahl St 37; b ei geschw eißten B auteilen, b ei denen durch das Schw eißen unter U m ständen G efügeänderungen in der N ähe der N aht und K erben im M utterw erkstoff hervorgerufen w erden, ist die G efahr der Z erstörung durch oftm als w iederholtes A uftreten der höchstzulässigen Spannungen g rößer als bei genieteten B auteilen. Die 1935 erschienenen „Vorläufigen Vorschriften für geschw eißte vollw andige E isen b ah n b rü ck en ' tragen der V erm inderung der W iderstandsfähigkeit des W erkstoffs selbst durch die D auerbeanspruchung dadurch Rechnung, daß die größten rechnerischen und aus anderen V ersuchen
ergeben haben. H ierhin g e hört unter anderem die Ver
m eidung von Q uernähten ln den gezogenen Teilen durch bauliche M aßnahm en oder die tadellose B earbeitung solcher N ähte durch Fräsen, so daß ein allm ählicher Ü bergang in den M utter
w erkstoff ohne je d e K erb
w irkung erzielt w ird. In w elcher Reihenfolge man beim Schw eißen der Träger vorgehen soll, ob man die Stegbleche zuerst mit den A ussteifungen und dann mit den G urtungen oder u m gekehrt verschw eißen soll, darüber sind die An
sichten noch geteilt. Die R eihenfolge spielt hierbei keine ausschlaggebende Rolle. Belm Einschw eißen der Fahrbahn muß man aber so vorgehen, daß die Schrum pfspannungen in den A nschlüssen der F ahrbahn
träger so klein w ie möglich
w erden. Zunächst w ird nur ein Q uerträger mit den H auptträgern ver
schw eißt, dann w erden m it ihm die benachbarten Längsträger und darauf m it diesen die anschließenden Q uerträger verschw eißt, die dann mit den H auptträgern verschw eißt w erden,
und so w eiter. Beim Einschw eißen der Q uerträger m üssen die H auptträger durch Spannvorrichtungen heran
g eholt w erden. Auf diese W eise w er
den den Fahrbahnträgern und ihren Anschlüssen Schrum pfspannungen ferngehalten, die aus dem Schw eißen der A nschlüsse entstehen könnten.
Bei w eiter g estützten V ollw and
trägern m üssen Stegblechstöße an
geordnet w erden, w enn man auch Stöße in den G urtplatten verm elden kann. Solche S tegblechstöße w erden natürlich in der W erkstatt hergestellt.
Zunächst w erden die Stegblechtelle zusam m engeschw eißt und dann wird das Stegblech m it den A ussteifungen und den G urtungen verbunden. Die N ähte d er Stegblechstöße, die heute allgem ein als reine Stum pfstöße aus
geführt w erd en , m üssen vor dem V erschw eißen der Stegbleche m it den G urtungen geröntgt w erden. N aht
teile mit W urzelfehlern, Poren und Schlackeneinschüssen m üssen aus
gekreuzt und n eu geschw eißt w erden. Die Ü bergänge von den N ähten zum Stegblech m üssen gefräst w erd en , um K erben zu beseitigen.
G egen die V erw endung von Trägern m it stum pf geschw eißten fehlerfreien Stegblechstößen, auch im B rückenbau, b esteh en keinerlei B edenken.
Bei noch größeren Stützw eiten und bei durch
laufenden Trägern m üssen auch G urtstöße angeordnet w erden. Diese Stöße w er
den als reine Stum pfstöße oder als solche in V erbin
dung mit Decklaschen au s
geführt. In der Regel liegen an den Stellen derG urtstöße auch Stegblechstöße. Sind die Stöße W erkstattstöße, so wird man zuerst die S teg
blechteile und die G urtteile je für sich verschw eißen und dann erst Stegblech und G urtungen verbinden. Sind die Stöße B austellenstöße, so m uß man beim Schwei
ßen der Stegblechstöße und G urtstöße, für dessen R eihenfolge noch keine ganz feststehenden Regeln g elten, durch Spannvorrich
tungen und L agerung der Träger auf Rollen dafür sorgen, daß die Träger dem Schrum pfen der N ähte fol
g en können.
Sehr geü b te Schw eißer können stehende N ähte und Ü berkopfnähte ebenso g u t schw eißen wie N ähte in der w aagerechten Lage. Da man aber nicht im m er mit hervorragenden Schweißern rechnen kann, und
da sich N ähte in der sogenannten
„W annenlage* am leichtesten schw ei
ßen lassen, so em pfiehlt es sich oft, in der W erkstatt und auch auf der B austelle die zu schw eißenden Träger in eine D rehvorrichtung ein
zuspannen und durch diese die Träger in solche Lage zu bringen, daß sich die N ähte in der W annenlage ziehen lassen.
Abb. 14 stellt eine Drehvorrlch- tung auf einer B austelle mit einem eingespannten Träger in w aagerechter Lage dar.
Ü ber die einw andfreie Schw eiß
barkeit des B austahls St 37 be
steh en keine Zweifel. Auch der Baustahl St 52 läßt sich gut und sicher v erschw eißen, wenn man durch richtige W ahl d er Legierungen dafür sorgt, daß er beim Erkalten nach dem Schw eißen, das wie eine Art A bschreckung w irkt, nicht zu spröde wird und u n ter der Ein
w irkung der Schrum pfspannungen reißt.
Nach den vorliegenden um fangreichen Erfahrungen und V ersuchs
ergebnissen läßt sich w oht sagen, daß sich das Schw eißverfahren trotz einzelner Schäden und Rückschläge, die bei keinem neuen V erfahren aus- bleiben, Im Ingenieurhochbau und im Brückenbau durchsetzen wird.
Abb. 13. G eschw eißte E isenbahnbrücke.
Abb. 14. In eine D rehvorrichtung auf der B austelle eingespannter, zu verschw eißender Träger.
J a h rg a n g 14 H e ft 4 3
2 . O k to b e r 1936 C a s p e r , Dauerbeanspruchung bei der Berechnung und Durchbildung geschweißter Straßenbrücken 62 3
M om ente mit einem Beiw ert / zu m ultiplizieren sind, der von dem min/W
V erhältnis abhängt und auf G rund von V ersuchen festgelegt w urde. Das gleiche V erfahren ist für genietete Eisenbahnbrücken durch die „B erechnungsgrundlagen für stählerne Elsenbahnbrücken (BE) 1936"
vorgeschrieben. Die unterschiedliche Dauerfestigkeit der verschiedenen Schw eißnahtverbindungen w ird durch einen Beiwert a berücksichtigt, der gleichfalls auf G rund von Versuchen festgelegt w urde und von dem
min/W
V erhältnis abhängt. F ür die Erm ittlung der Schubspannung ist sinngem äß das gleiche V erfahren anzuw enden.
Es w ar nun zu untersuchen, ob es erforderlich ist, für die B erechnung von geschw eißten Straßenbrücken gleichfalls dieses die Berechnung doch ziem lich erschw erende V erfahren vorzuschreiben. Die Berechnungsgrund
lagen für stählerne Straßenbrücken DIN 1073 verlangen eine A bm inderung der zulässigen Spannungen, die dem /-V erfahren der Reichsbahnvorschriften entspricht, für genietete Brücken nur für die Anschlüsse von W echsel
stäben in Fachw erken, w ell durch das verhältnism äßig große Eigengew icht der Straßenbrücken die Schw ingungsw eite geringer ist als bei Eisenbahn
brücken und weil die rechnerischen G rößtspannungen bei Straßenbrücken viel selten er auftreten als bei Eisenbahnbrücken. Da bei geschw eißten Brücken jedoch die R eichsbahnvorschriften eine viel w eitergehende Ab
m inderung der zulässigen Spannungen vorschreiben als bei genieteten, m uß untersucht w erden, ob die Beanspruchungen, die auf Straßenbrücken durch F ahrzeuge entstehen, die als D auerlast anzusprechen sind, nicht größer w erden als nach den V ersuchen, die den Spannungsw erten der Reichsbahnvorschriften zugrunde liegen, zugelassen w erden können. Da für das Schw eißen vorläufig wohl nur vollw andigc Tragw erke In Frage kom m en, braucht sich die U ntersuchung nicht auf Fachw erke zu er
strecken.
Der H auptunterschied ln der Auswirkung der V erkehrslasten zwischen E isenbahn- und Straßenbrücken b esteh t darin, daß bei ersteren durch die Schienen die A ngriffspunkte der Kräfte genau festgelegt sind, daß die G röße der E inzelkräfte und ihr Abstand, so wie sie in den verschiedenen Lastenzügen der Reichsbahnvorschriften festgelegt sind, den tatsächlich häufig v erkehrenden Zügen entsprechen, w ährend man Straßenbrücken so b erechnen muß, daß die denkbar ungünstigsten L astzusam m enstellungen m it d enkbar ungünstigsten Angriffspunkten keine Ü berbeanipruchung hervorrufen, w obei man genau weiß, daß die errechneten H öchstspannungen vielleicht nie, auf jeden Fall aber nur höchst selten auftreten. F ür diesen nur selten auftretenden B elastungsfall können die zulässigen G rößt
spannungen wie b ei einem durch ruhende Last belasteten Bauwerk — natürlich u n ter B erücksichtigung der Stoßziffer — festgesetzt w erden.
F ür Lastgruppen und Laststellungen, die aber auch bei Straßenbrücken häufig auftreten können, muß darüber hinaus verlangt w erden, daß die nach den R eichsbahnvorschriften für D auerbelastung zulässigen G rößtw erte nicht überschritten w erden.
Als häufig auf Straßenbrücken verkehrende Fahrzeuge sind alle die anzusehen, die nach der R eichsstraßenverkehrsordnung vom 28. M ai 19342) zum V erkehr auf öffentlichen Straßen ohne besondere Erlaubnis zugelassen sind. Wie aus früheren V eröffentlichungen3) bekannt, sind die Raddrücke und A chsabstände dieser Fahrzeuge m it Rücksicht auf die Tragfähigkeit der zahlreichen und w ertvollen vorhandenen Straßenbrücken so festgelegt w orden, daß die in der V erordnung zuzulassenden Fahrzeuge die Straßen
brücken nicht w esentlich ungünstiger beanspruchen als der 12-t-Lastkraft- w agen der Klasse I DIN 1072. Es sind daher in der nachfolgenden U nter
suchung als D auerlasten Lastgruppen mit 12-t-Lastkraftwagen den Last
gruppen mit der 24-t-Dampfwalze und 12-t-Lastkraftwagen gem äß DIN 1072 g eg en ü b erg estellt w orden.' U ntersucht w urde die Einw irkung der Radlasten von Dampfwalzen und Lastkraftwagen auf die Längsträger bei einem Längs
trägerabstand von 1,0 bis 1,6 m und die größten B iegem om ente infolge V erkehrslast bei Q uerträgern von ein- bis vierspurigen Brücken bis zu 10 m Q uerträgerabstand.
a) L ä n g s trä g e r.
Nach A bb. 1 w urde unter V ernachlässigung der lastverteilenden W irkung der F ahrbahndecke angenom m en, daß sich die Last des Vorder
rades der Dampfwalze auf 1,0 m, des H interrades auf 0,5 m Breite gleichm äßig ver
teilt, w ährend für die Last
kraftw agen die ungünstigere A nnahm e gem acht wurde, daß die R adlast ganz durch einen Längsträger aufzunehm en ist.
Dy Oß
-1.00- 0,50
Abb. 1.
2) Reichsgesetzblatt, Teil 1 1934, S. 455.
a) V erkehrstechnik 1934, Heft 18, B. W e d l e r : Die Reichsstraßen
verkehrsordnung und die B elastungsannahm en für Straßenbrücken und Garagen.
OS
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Äl-H Adh
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Ist D v D
L v —
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so ist
10 ,0 1 = Vorderrad Dampfwalze H — 7,0 t = H interrad Dampfwalze
2.0 t = Vorderrad Lastwagen 4 .0 1 = H interrad Lastwagen e = A bstand der L ängsträger A = die ungünstigste B eanspruchung
des Längsträgers durch die e n t
sprechende Last, 10,0 [e — 0,25)
a dh -
A
7,0 ( i — 0,125) - 4,0.
1,0 1,2 i» u
f - Längslrägerabsland
’ ¿ v , — 2 -0 * a lh -
Das aus diesen Formeln sich ergebende Verhältnis der Einflüsse derV orderrad-und H interradlasten von
V erhältnis d es E in flu sses Dampfwalzen und Lastkraftwagen ist in Abb. 2 für
« ^ D a m p fw .iz f'u lird e i Längsträgerabstände von 1,0 bis 1,6 m aufgetragen.
12-t-Lastkraftwagens auf d ie Bei einem praktisch wohl kaum vorkom m enden Längsträger. Längsträgerabstande von 1,0 m ist der Einfluß der Abb. 2. H interradlast des Lastkraftwagens nur das 0,535 fache des Einflusses des V orderrades der Dampfwalze;
dabei ist das V erhältnis der etw aigen zw eiten E inzelnsten auf dem Längs
träger nur 0,326. W erden die Fahrzeuge in gleicher Fahrtrichtung auf
gestellt, so ist das V erhältnis des Einflusses der H interräder 0,652, doch wird das V erhältnis des Einflusses der V orderradlasten mit 0,266 so klein, daß das mögliche V erhältnis der M om ente bei Längsträgern mit größerer Spannw eite kleiner w ird als das ungünstigste V erhältnis 0,535 bei kurzen Längsträgern, bei denen nur die schw ersten Einzellasten in einem Felde stehen. Mit zunehm endem Längsträgerabstande w erden die V erhältnisse des Einflusses der Radlasten der D am pfwalze und des Lastkraftwagens noch günstiger. Es genügt dem nach, die Längsträger für die ruhend w irkende Belastung durch die D am pfwalze zu berechnen, dam it sie auch mit Sicherheit der D auerlast der häufig verkehrenden Lastkraftwagen standhalten.
b) Q u e rtr ä g e r.
U ntersucht w urden die G rößtm om ente der in Abb. 3 dargesteliten Q uerträger, und zwar für eine einspurige Brücke nach DIN 1071 Norm I mit unter der Fahrbahn liegenden H auptträgern, für eine zw eispurige Brücke nach Norm V ia mit 0,5 m breiten H auptträgern, für eine drei- spurige Brücke nach Norm VIII gleichfalls mit 0,5 m breiten H auptträgern
Behütung nach DIN 1072 Dauerhst
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Du Dy D„ Ly,H LVf„
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zneispurige Brüche Norm Ha
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-5,00- -1,50-
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dreispurige Brüche
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Abb. 3.
und für eine entsprechende vierspurige Brücke. Erm ittelt w urde für Brücken bis 10 m Q uerträgerabstand einmal das V erhällnis der Größt
m om ente bei Belastung mit je einem Fahrzeug für jed e Spur und zw eitens unter Berücksichtigung der Belastung der übrigen Brückenteile mit M enschengedränge gem äß DIN 1072. Dabei w urden zur Vereinfachung der Berechnung auch bei den zw ei- und vierspurigen Brücken, bei denen das G rößtm om ent aus den Einzellasten nicht genau in Q uerträgerm itte liegt, dieses M om ent und das G rößtm om ent aus d er gleichm äßig verteilten V erkehrslast addiert. Als E rgebnis dieser U ntersuchung sind in Abb. 4 u. 5 die V erhältnisse der G rößtm om ente bei Belastung m it Lastkraftwagen
6 2 4 DIE BAUTECHNIK C a s p e r , Dauerbeanspruchung bei der Berechnung un d Durchbildung geschw eißter Straßenbrücken Fachschrift t. d. ¡¡es. Bauingcnicurwcscn
V erh ältn is der G röfitm om ente der Q uer
träger b ei B ela stu n g der B rücke m it 12 - 1 - Lastkraftwagen (A i¡ ) und m it einer 24 - 1 - D a m p fw a lz e und 1 2 -t-L a stk r a ft-
w a g en (Afß ).
Abb. 4.
(D auerlast) und bei B elastung mit Dam pfw alze und Lastkraftw agen g e mäß DIN 1072 (ruhend w irkende un
günstigste G rößtlast) abhängig von dem Q uerträgerabstande aufgetragen.
Bel Berücksichtigung der Fahrzeuge allein (Abb. 4) bleibt das V erhältnis der M om ente bis zu einem Q u er
trägerabstand von 3 m (Abstand der Achsen der Fahrzeuge) gleich und fällt dann parabelförm ig mit zu
nehm endem Q uerträgerabstande ab.
Die K urven, die auch den Einfluß der gleichm äßig verteilten V erkehrs
last berücksichtigen (Abb. 5), steigen bis zu einem Q uerträgerabstand von 1,5 m (Ü berstand des Fahrzeugs über die Achsen) nur w enig an; von 1,5 bis 3 m (Abstand der Achsen) ist der A nstieg etw as steiler, dann fallen die Kurven parabelförm ig bis 4,5 m (Abstand der auf dem Q uerträger stehenden Achse von dem entgegen
gesetzten Ende des Fahrzeugs), steigen w ieder w enig bis 6 m (G esam t
länge des Fahrzeugs); mit größerem Q uerträgerabstand wird w egen der Zunahm e der für beide B elastungsarten gleich großen Belastung durch M enschengedrängc das V erhältnis mit
zunehm endem Q uerträgeiabstande w ieder ungünstiger.
Das M enschengedränge ist als Ersatzlast für hintereinander fahrende Fahrzeuge zu betrachten und als solche als Dauerlast zu bew erten. Je größer jedoch der Q uerträgerabstand ist, um so unw ahrscheinlicher ist natürlich das häufige A uftreten der rechnerischen Last, ebenso nim m t die W ahrscheinlichkeit, daß die F ahr
zeu g e in ungünstigster L aststellung neb en ein an d er die Brücke häufig belasten, m it zu nehm ender Breite der Fahrbahn ab. B etrachtet man unter B erücksichtigung dieser G e
sichtspunkte Abb. 4 u. 5, so zeigt sich, daß bei einspurigen Brücken bestim m t die M om ente aus Dauer- lastcn bei den Q uerträgern so viel kleiner sind als die M om ente aus den B elastungen gem äß DIN 1072, daß eine A bm inderung der zulässigen Spannungen m it Rücksicht auf die
D auerbelastung ln der B erechnung nicht erforderlich ist. Am ungünstigsten Ml
w irkt sich das V erhältnis ^ bei der zw eispurigen Biücke aus. Bei
V erh ä ltn is der G rößtm om entc der Querträger b ei B elastu n g der B rücke m it 12-t-Lastkraftwagen - f M e n sch en ged rän ge ( M i ) und m it e i n e r 2 4 - t - D a m p f w a lz e - f 1 2 -t-L a s tk r a ft
w agen - f M ensch en ged rän ge g em äß D IN 1072 ( / V f / ) ) .
Abb. 5.
D
3 m Q uerträgerabstand ist ungünstigstenfalls
M = 0,89, fällt dann
D
W ert Ml
A ir kann verglichen w erden mit dem W erte ^ der Reichsbahnvor-
läßt sich auch für andere Schw eißverbindungen nachw eisen, daß auch bei dem Q uerträger der zw eispurigen Brücke die zulässigen D auer
beanspruchungen nicht überschritten w erden, w enn der Träger statisch nach den B elastungsvorschriften von DIN 1072 berech n et wird.
Bei der dreispurigen Brücke nach Norm VIII ist das V erhältnis Ml M r günstiger als bei der zw eispurigen Brücke. Ein besonderer N achw eis, daß von einer V erm inderung der zulässigen Spannungen m it Rücksicht auf die D auerbelastung abgesehen w erden kann, erübrigt sich daher.
Die vierspurige Brücke zeigt ein ungünstigeres V erhältnis von Ml M r als die zw eispurige Brücke, w obei man aber berücksichtigen muß, daß die V ollbelastung einer vierspurigen Brücke m it Lastkraftw agen und M enschengedränge in ungünstigster S tellung schon kaum m ehr als D auer
belastungsfall angesehen w erden kann. Im m erhin ergibt sich aber en t
sprechend dem oben für die zw eispurige Brücke dargelegten Beispiel für den gezogenen G urtstum pfstoß aus Baustahl St 52 nach DIN E 4101
— — 0,8 • 0,925 = 0,74 g egenüber 0,765 nach Reichsbahn vorschrift. Also 7
selbst bei der vierspurigen Brücke, bei der die B elastung der ganzen Fahrbahn mit Lastkraftw agen und M enschengedränge als D aueriast an
genom m en wird, genügt die B eiastungsannahm e nach DIN 1072, um die für D auerbelastung notw endige Spannungsverm inderung zu decken. Bei noch größerer Anzahl von Spurbreiten der Brücke ist die W ahrscheinlichkeit, daß diese ungünstige B elastung häufig auftreten kann, so gering, daß eine entsprechende U ntersuchung hierfür nicht durchgeführt w urde.
Die obige B etrachtung um faßt Q uerträger norm aler A usführung, die als Balken auf zw ei Stützen b erech n et w erden und bei denen m it A us
nahm e d e r zu berücksichtigenden Einspannm om ente an den A uflagern keine negativen M om ente und infolgedessen auch keine W echsclbean- spruchungen auftreten können. Bei Brücken mit m ehreren H auptträgern, die, durch Q uerträger starr v erbunden, als T rägerrost b erechnet w erden, können jedoch W echselbeanspruchungen in den Q uerträgern auftreten, für die der W ert a nach den R eichsbahnvorschriften besonders klein ist.
7
Bel solchen Brücken Hegen aber die H auptträger so dicht, daß höchstens e in Fahrstreifen zw ischen zw ei H auptträgern liegt. Für Q uerträger, die W echselbeanspruchungen aufnehm en m üssen, kom m t daher ungiinstigsten-
M ,
falls ein V erhältnis — der einspurigen Brücke in Betracht. N im m t man nun an, daß infolge der K ontinuität der Q uerträger ein V erhältnis -0 ,5 auftreten kann, so w äre entsprechend dem oben gezeigten max/W
Beispiel nach Reichsbahnvorschrift für 3 m Q uerträgerabstand
= 0,48, nach DIN E 4101
« _ 0,755 / 1,59
0 ,8 -0 ,5 6 = 0,45; für 10 m Q uerträger-
aber stark und beträgt bei e = 4 ,0 m nur noch 0,81 und bei e = 5 ,0 m noch 0,78, steigt bis e — 10,0 m nur noch leicht an auf 0,79. Der
Schriften, w ährend dem W erte « dieser B estim m ungen ein A bm lnderungs- beiw ert gleichzusetzen ist, d er ln § 5 des Entw urfs zu dem N orm blatt DIN 4101 »Vorschriften für geschw eißte vollw andige stäh lern e S traßen
b rü ck en “4) enthalten ist. Danach betrüge zw ar der A bm lnderungsbeiw ert der zulässigen Spannung z. B. bei einem gezogenen, stum pf geschw eißten G urtungsstoß aus Baustahl S t 52 bei U rsprungsbelastung (m inA f = 0) b ei einem Q uerträgerabstand e = 3 ,0 m nach DIN E 4101 — = 0,8 • 0,89 = 0,71
« 0 7 1 7
g eg en ü b er — = — 7- — = 0,58 nach Reichsbahnvorschrift; dabei muß man y 1 ,¿ 0 0
aber berücksichtigen, daß min M = 0 oder gar W echselbeanspruchung bei Q uerträgern der betrachteten Art nicht vorkom m t, daß vielm ehr infolge des Eigengew ichts im m er eine verhältnism äßig große G rundspannung vorhanden ist. N im m t m a n - - - = 0 , 2 5 an, ein W ert, der bei Straßen-
max
brücken nicht zu hoch gegriffen ist, so w äre nach Reichsbahn
vorschrift — = 0,765, also schon größer als nach DIN E 4101. Ähnlich
_______________7 _
4) Baulng. 1936, H eft 23/24.
abstand w ürde der W ert — == 0,8 • 0,60 = 0,48 gerad e erreicht. Auch für derartige Fahrbahnkonstruktionen ist die b esondere B erücksichtigung der D auerbelastung in der B erechnung nicht erforderlich.
c) H a u p ttr ä g e r.
F ü r die H auptträger von Straßenbrücken ist w egen der M annigfaltigkeit der Spannw eiten und A usführungsarten eine rechnerische N achprüfung wie oben für die einzelnen Teile der Fahrbahntafel nicht durchgeführt w orden.
In folgendem seien nur kurz die G ründe erörtert, die auch für die H aupt
träger den rechnerischen N achweis der Spannungen, die unter Einw irkung der D auerlast auftreten können, überflüssig erscheinen lassen. Die Größt
spannungen, die bei B elastung der Brücke m it e i n e r L astkraftw agen
gruppe und M enschengedränge auf dem ganzen übrigen Teil d er Fahrbahn auftreten können, sind, besonders bei w eitgespannten Brücken, nicht w esentlich kleiner, als wenn gem äß DIN 1072 anstelle e i n e s Lastkraft
w agens eine D am pfwalze tritt. Die W ahrscheinlichkeit, daß dieser Belastungsfall aber häufig vorkom m t, ist nicht gegeben, er kann nicht m ehr als D auerbelastung angesehen w erden. Mit zu nehm ender Spann
w eite und Breite der Brücke, m it der sich das V erhältnis
'M r im m er m ehr 1 nähert, nim m t die W ahrscheinlichkeit des A uftretens der V oll
belastung der Brücke ab. Bei kleinen S pannw eiten und geringer Breite ist der A nteil der Spannung aus d er D am pfw alzenlast an der G esam t
spannung so groß, daß die für D auerbeanspruchung zulässigen Spannungen m it Sicherheit nicht überschritten w erden. A ußerdem sind im allgem einen b ei den H auptträgern, besonders bei w eitgespannten Brücken, die G rund
spannungen aus dem E igengew icht so groß, daß d er Einfluß der V erkehrs
last verhältnism äßig gering ist. Bei Balken auf zw ei Stützen w erden die G rundspannungen so groß sein, daß auch nach den Reichsbahnvorschriften y — 1 ist und die a -W erte nicht ungünstiger sind als die in DIN E4101
J a h rg a n g 14 H eft 43
2 . O k to b e r 1936 C a s p e r , Dauerbeanspruchung bei der Berechnung und Durchbildung geschweißter Straßenbrücken 6 2 5
§ 5 angegebenen W erte für die A bm inderung der zulässigen Spannungen.
Bei anderen T rägersystem en können an einzelnen Punkten zw ar die G rundspannungen aus dem Eigengewicht so klein sein, daß durch die V erkehrslast W echselspannungen erzeugt w erden (z. B. beim D urchlauf
träg er in der Nähe der M om entenfestpunkte). Eine geringfügige V er
änderung der L aststellung verursacht aber bei solchen Tragw erken schon eine b ed eu ten d e V eränderung der Spannung, so daß man ohne w eiteres annehm en kann, daß die der B erechnung der G rößtspannung zugrunde zu legende L aststellung oder solche, die annähernd gleiche Spannungen hervorrufen, nicht häufig auftreten. Hinzu komm t, daß an solchen Stellen im allgem einen die M om ente im V erhältnis zu den G rößtm om enten im ganzen System klein sind und ohnehin der aus konstruktiven G ründen vorhandene Q uerschnitt nicht voll ausgenutzt w erden kann.
Für Straßenbrücken ist es demnach im allgem einen nicht erforderlich, in der B erechnung die D auerfestigkeit besonders zu berücksichtigen, wie es auch in der F ußnote 1 zur V orbem erkung von DIN E 4101 ausgeführt ist; es gen ü g t vielm ehr für die Belastung nach DIN 1072, mit den für g en ietete Brücken zulässigen Spannungen zu rechnen, w obei für die Schw eißnaht selbst A bm inderungsbelw erte je nach der N ahtart eingesetzt w erden.
F ür Straßenbrücken, auf denen auch Straßenbahnen verkehren, ist in D IN E 4101 vorgesehen, daß der zuständige Reichsbevollm ächtigte für Bahnaufsicht entscheiden soll, inw iew eit solche Brücken oder einzelne ihrer Teile nach den für geschw eißte voliwandige Eisenbahnbrücken gültigen Vorschriften zu berechnen sind. Straßenbahnen sind w ie die E isenbahnen an die Schienen gebunden. Ihre Raddrücke treten an genau festgelegten Steilen d er Brückenkonstruktion auf, die Größe der Raddrücke, die A chsabstände und som it die G ruppierung der auftretenden Einzel
lasten stehen genau fest und w erden in ihrer tatsächlichen G röße in die B erechnung eingesetzt. Die Fahrtdichte ist meist größer als bei Eisen
bahnen. Es steht außer allem Zweifel, daß die Straßenbahnen zu den D aueriasten zu rechnen sind. W enn daher beim Befahren von Straßen
brücken durch Straßenbahnen in einzelnen Bauteilen der Brücke w esent
lich höhere Spannungen auftreten als beim Befahren mit Fahrzeugen, die nach der R eichsstraßenverkehrsordnung zum V erkehr auf öffentlichen Straßen ohne besondere Erlaubnis zugelassen sind, die, wie zu Anfang ausgeführt, ln der Berechnung durch den 12-t-Lastkraftwagen ersetzt w erden, so w ird diese D auerbelastung nicht mehr durch die statische Belastung mit der 24-t-Dampfwaize gedeckt, und die Bauteile müssen nach den Reichsbahnvorschriften berechnet und ausgebildet w erden. Bei dem Entw urf einer Straßenbahnbrücke, über die Straßenbahnen fahren sollen, ist dem gem äß zuerst festzusteilen, ob die Achsdrücke und Achs
abstände der über die Brücke zu leitenden Straßenbahnzüge die nach
§ § 8 und 9 der R eichsstraßenverkehrsordnung zulässigen W erte nicht überschreiten. Die B estim m ung von § 8 , 2 über die Flächenbelastung durch den größten Raddruck ist hierbei unerheblich, da durch den Schienenfuß und die G leisunterbettung die erforderliche Lastverteilung erreicht wird. Bleiben die A chslasten und -abstände Im Rahmen dieser V orschriften, so kann die Brücke ohne besondere Berücksichtigung der S traßenbahnbelastung nach DIN E 4101 berechnet w erden; sind sie größer, so m uß im allgem einen für die in Betracht kom m enden Bauteile eine V ergleichsrechnung durchgeführt w erden, w enn nicht von vornherein fest
steh t, daß die Reichsbahnvorschriften anzuw enden sind. Im allgem einen w erden die Fahrbahnlängsträger unter den Straßenbahngleisen bei schweren S traßenbahnfahrzeugen im m er nach den Reichsbahnvorschriften zu berechnen und durchzubilden sein. Die M om ente in den Q uerträgern können bei verhältnism äßig schm alen Brücken beim V erkehr schw erer Straßenbahnen unter U m ständen sogar größer w erden als bei Belastung nach DIN 1072 mit Dampfwalze. Bei breiteren Brücken, bei denen beiderseits der G leise noch m ehrere Fahrspuren vorhanden sind, muß man beachten, daß die W ahrscheinlichkeit, daß das Brückenfeld neben den Straßenbahnzügen mit Lastkraftwagen und M enschengedränge ln ungünstiger Stellung belastet ist, m it zunehm ender Brette und zunehm endem Q uerträgerabstand abnim mt.
Da die Straßenbahnen m eist in der M itte der Brücke fahren, ist ihr Einfiuß auf das G esam tm om ent allerdings besonders groß, unter U m ständen ergibt die Belastung mit Straßenbahn allein ein größeres M oment, als w enn die ganze Brückentafel mit Lastkraftwagen und M enschengedränge belastet ist. In der Regel w erden die Q uerträger als Balken auf zwei Stützen berechnet. F ür derartige Tragw erke w elchen die Werte der zu
lässigen Spannungen nach DIN E 4101 kaum von denen der Reichsbahn
vorschriften ab. Man w ird daher im allgem einen bei den Q uerträgern auch dann, w enn das G rößtm om ent aus den D auerlasten Straßen
bahn + Lastkraftw agen + M enschengedränge — nahe an das G rößt
m om ent bei Berechnung nach DIN 1072 herankom m t, sich mit dem einfacheren B erechnungsverfahren nach DIN E4101 begnügen können und nur die sorgfältigere Ausführung, B earbeitung und U ntersuchung der N ähte gem äß Reichsbahnvorschrift verlangen, wenn der Anteil des M oments aus den S traßenbahnlasten an dem G esam tm om ent besonders groß ist.
Zweckm äßig wird man die M om ente aus den verschiedenen A rten von V erkehrslasten einzeln für sich erm itteln, um aus dem A nteil von Zu
sam m enstellungen von Lastgruppen, die als D auerlast auftreten können, am G esam tm om ent zu entscheiden, ob die Berechnung und A usbildung nach Reichsbahnvorschrift erforderlich ist.
O b die H auptträger der durch Straßenbahnen befahrenen Brücken nach den Reichsbahnvorschrifien zu bem essen sind, ist im allgem einen nur dann zu untersuchen, w enn die Spannw eite nicht w esentlich größer ist als ein Straßenbahnzug und wenn neben der Straßenbahn nur noch w enige F ahrzeuge aufgestellt w erden können, d. h. w enn der A nteil des M om ents aus den Straßenbahnlasten am G esam tm om ent bedeutend ist.
Die Belastung mit hintereinander über die ganze B rückenlänge auf
gestellten Straßenbahnzügen, ein Belastungsfall, der bei V erkehrsstockungen einmal Vorkommen kann, ist nicht als D auerbelastung zu w erten. Bei Brücken mit seitlich der Fahrbahn liegenden H auptträgern, bei denen neben der Straßenbahn noch m ehrere Fahrspuren über die Brücke führen, ist das M om ent aus der statisch w irkenden V ollbelastung im allgem einen so groß, daß die D auerlast der Straßenbahn das Bauwerk nicht gefährdet.
Bei Brücken mit m ehreren H auptträgern unter der Fahrbahn können allerdings auch bei größeren Spannw eiten die hauptsächlich durch die Straßenbahnen beanspruchten H auptträger D auerbeanspruchungen aus
gesetzt sein, die die A nw endung der w ettergehenden Vorschriften notw endig machen. B esonders bei durchlaufenden Trägern kann das m ögliche Auf
treten von W echselspannungen die Berechnung und A usbildung nach Reichsbahn Vorschrift erfordern. Wo z. B. Straßenbahnzüge von rd. 40 m G esam tlänge mit vierachslgen Triebw agen mit je 9 t Achslast und zwei vlerachsigen Anhängern m it je 6 t A chslast5) verkehren, komm t man bei derartigen Tragw erken zu ganz beträchtlichen Spannw eiten, bei denen auch die H auptträger nach den Reichsbahnvorschriiten zu berechnen sind.
Die Entscheidung, ob und w elche B auteile von Straßenbrücken, auf denen auch Straßenbahnen verkehren, nach den für geschw eißte Eisen
bahnbrücken gültigen Vorschriften zu berechnen und auszubliden sind, wird meist Vergleichsrechnungen notw endig machen. Erforderlich ist aber vor allem , daß die entscheidende Stelle je nach dem B rückensystem , der Fahrbahnbreite und Brückenlänge, den verschiedenen M öglichkeiten und der W ahrscheinlichkeit des häufigen A uftretens ungünstiger Lastgruppierungen ihre Entscheidung so fällt, daß bet den w irklich als D auerbelastung anzusprechenden Belastungsfällen die entsprechende A bm inderung der zulässigen Spannungen für den D auerbelastungsfall entw eder durch die ungünstigeren Lastannahm en der statisch w irkenden Lasten nach DIN 1072 oder durch A nw endung der Reichsbahnvorschriiten gew ährleistet ist.
Wenn in dem Tragsystem nur schw ellende Beanspruchungen auftreten können, wird man meist auf das um ständlichere Rechenverfahren der Reichsbahnvorschriften verzichten können; da, w o W echselbeanspruchung möglich ist, ist größere Vorsicht geboten.
Auf G rund der E rgebnisse der D auerfestigkeitsversuche, die gezeigt haben, daß die Sorgfalt in der A usführung, V erm eidung von Schlacken
einschlüssen und groben Poren in der Schweiße und von Kerben in der Schw eißnaht und an dem Ü bergang vom M utterw erkstoff zur Naht von ganz besonderer B edeutung für die D auerfestigkeit sind, während solche U nregelm äßigkeiten bei ruhender Belastung w eniger die Festigkeit beeinflussen, w urde in den R eichsbahnvorschriften eine w eitgehende Nach
behandlung und eingehende U ntersuchung der fertiggestellten N ähte vor
geschrieben und das A nschweißen von A ussteifungen und Anschlüssen an hochbeanspruchten Z uggliedern mit N ähten senkrecht zur Kraftrichtung untersagt. Diese M aßnahm en sind un ter U m ständen sehr teuer und erschw eren teilw eise die A usbildung der A nschlüsse. Es ergibt sich die Frage, inw iew eit diese Vorschriften über die bauliche Durchbildung und A usführung auch auf geschw eißte Straßenbrücken anzuw enden sind. Wie oben dargeiegt, decken die Spannungen aus der statisch w irkenden Be
lastung nach DIN 1072, für die die Straßenbrücken berechnet w erden, durchw eg noch die für D auerbeanspruchung zulässigen Spannungen bei Belastungen, bei denen die W ahrscheinlichkeit des tatsächlich oftm aligen A uftretens w eit unter der für Eisenbahnbrücken liegt. Man war daher bei der A ufstellung der V orschriften üb er die bauliche D urchbildung und die A usführung der Schw eißverbindungen in D IN E 4101 bem üht, im Interesse der W irtschaftlichkeit der A usführung geschw eißter Straßenbrücken die w eitgehenden und teueren B earbeitungsvorschriften der Reichsbahn
bestim m ungen sow eit Irgend angängig zu vereinfachen.
Die M aßnahm en, die die D auerfestigkeit ganz besonders erhöhen und m it verhältnism äßig geringem Kostenaufwande durchzuführen sind, w erden auch für Straßenbrücken allgem ein vorgeschrieben, dagegen wird die sorg
fältige N achbearbeitung und U ntersuchung nur für die N ähte aus hoch
wertigem Material vorgeschrieben, bei denen für die B elastung nach DIN 1072 die zulässigen Spannungen annähernd voll ausgenutzt sind. Das A uskreuzen und Nachschweißen der W urzel bei Stum pfnähten wird grund
sätzlich da, wo möglich, verlangt. Kann es aus baulichen G ründen nicht ausgeführt w erden, so sind die zulässigen Spannungen erheblich herab-
5) Straßenbahnzug, der der Berechnung der K öln-M ülheim er H änge
brücke zugrunde geleg t w urde. V ergl.: Straßenbrücke Köln-M ülheim.
Berlin 1929, V erlag W ilhelm E rnst & Sohn.
6 2 6 DIB BAUTECHNIK
C a s p e r , Dauerbeanspruchung bei der Berechnung und Durchbildung geschweißter Straßenbrücken F a c h s c h rift i . d. g e s . B a u in g e n ie u rw e sen
zusetzen. Die bei H ochbauten zulässigen unterbrochenen N ähte und Schlitznähte dürfen bei Straßenbrücken ebensow enig w ie bei Eisenbahn
brücken ausgeführt w erden. Ein N acharbeiten der N ahtoberflächen und der Ü bergänge vom M utterw erkstoff zur N aht w ird aber b e i Bauteilen aus Baustahl St 37 nicht verlangt, w eil bei diesem W erkstoff der U nter
schied der zulässigen Spannungen bei ruh en d er und bei D auerlast nicht so groß ist als bei Baustahl St 52. Ebenso dürfen an Z ugglieder aus B austahl St 37 A ussteifungen und A nschlüsse ohne w eiteres angeschw eißt w erden. Diese Bestim m ung ste llt eine b ed eu ten d e E rleichterung g egen
über den A usführungen nach Reichsbahnvorschrift, z. B. für die A nschlüsse der Q uerträger von T rogbrücken an den gezogenen Teil des H auptträgers, dar. Bei S tum pfnähten in Bauteilen aus B austahl St 52 wird das B earbeiten d er Ü bergänge von dem M utterw erkstoff zur Schw eißnaht nur dann vor
geschrieben, wenn die Spannung im M utterw erkstoff bei B elastung gem äß DIN 1072 g rößer Ist als 1400 kg/cm 2. Das sorgfältige N acharbeiten von S tirnkehlnähten und beginnenden Flankenkehlnähten und des Ü bergangs d ieser N ähte zum M utterw erkstoff wird nur vorgeschrieben, sow eit die Spannungen im Z ugteil des M utterw erkstoffs In der Nähe d er N ähte größer als 1700 kg/cm 2 w erden können. F ür den Anschluß der A ussteifungen an so hoch beanspruchte T rägerteile ergibt sich som it die M öglichkeit, entw eder die A ussteifungen ohne A nschw eißen durch g enaues Einpassen von U nterlagspiättchen an die G urtungen anzuschließen oder unm ittelbar anzuschw eißen und den N ahtübergang zu bearb eiten , w ährend nach den Reichsbahnvorschriften die letztere M öglichkeit nicht gegeben i s t Das A ufschw eißen von K notenblechen auf hochbeanspruchte Zugglieder, z, B.
für den A nschluß des W indverbandes, ist nach Reichsbahnvorschrift nur dadurch zu erm öglichen, daß man durch V ergrößerung des Q uerschnitts die Spannung im M utterw erkstoff herabsetzt, w ährend bei Straßenbrücken die sorgfältige B earbeitung des N ahtübergangs genügt. D er Anschluß der Q uerträger Im Z ugteil der H auptträger ist auch bei B auteilen aus Baustahl St 52 ohne w eiteres im hochbeanspruchten Teil des Trägers möglich, wenn die N ähte b earb eitet w erden, w ährend durch die B estim m ung
der Reichsbahnvorschriften „Irgendw elche B auteile, z. B. A ussteifungen oder T rägeranschlüsse, dürfen erst von da ab durch K ehlnähte an das Stegblech im Zugteil angeschiossen w erden, wo die B iegespannung höchstens <*==« ozui is t“, solche A nschlüsse nur schw ierig herzustellen sind. W egen der hohen K osten, die die R öntgenuntersuchung der Schw eiß
nähte verursacht, w urde von der Forderung der Reichsbahnvorschrift, alle Stum pfnähte 1. G üte alsbald nach ihrer H erstellung zu röntgen, insow eit abgew ichen, als das Röntgen nur für die N ahtteile gefordert wird, in denen die größte rechnerische Spannung größer als 90°/0 der für die jew eilige N ahtart zulässigen Spannung ist.
Die B erücksichtigung der D auerbeanspruchung bei der B erechnung und D urchbildung geschw eißter Straßenbrücken ist insofern schw ieriger als bei Eisenbahnbrücken, als b ei diesen die Lasten, die die größten Spannungen hervorrufen, gleichzeitig D auerlasten sind, w ährend bei Straßenbrücken im allgem einen die S pannungen aus D auerlasten nur einen Bruchteil der rechnerischen G rößtspannungen betragen, w obei aber dieser B ruchteil je nach Bauart, Breite und Länge der Brücke sich stark ändert. W enn schw ere Straßenbahnzüge üb er die Brücke geführt w erden sollen, können u n ter U m ständen die V orschriften für geschw eißte vollw andige stählerne Straßen
brücken (DIN E 4101) nicht m ehr als ausreichend angesehen w erden.
D iese Vorschriften geben eine größere F reiheit für das Entw erfen und das A usbilden der einzelnen B auteile, als es die Reichsbahnvorschriften, die die Rücksichtnahm e auf die D auerfestigkeit allem anderen voranstellen m ußten, tun konnten; sie legen aber auch dem E ntw erfenden die V er
pflichtung auf, das Ziel seiner A rbeit nicht nur darin zu sehen, daß er unter A usnutzung aller M öglichkeiten, die ihm die Vorschriften lassen, m öglichst billig baue, sondern dem Sinne der V orschriften entsprechend im m er die m annigfaltigen M öglichkeiten der L astgruppierungen bei Straßenbrücken vor Augen zu haben und in der A nordnung der N ähte, Stöße und A nschlüsse im ganzen Aufbau der Brücke zu beachten, daß es sich um ein Bauwerk handelt, das starkem W echsel der B eanspruchung unterw orfen ist, w enn auch die B eanspruchungen nur selten die höchstzulässigen W erte erreichen.
Stahlbrücken mit Leichtfahrbahnen.
Versteifte Tonnenbleche, Versuche und Ausführungen.
Von SDr.=Sng. K. S c h a e c h te rle und F r. L e o n h a rd t, Berlin.
!• Die bisher bekannten F ahrbahntafeln aus Buckel- und Tonnenblechen
w urden durch V ergrößerung der Trägerabstände und flachere M ulden (bis zu einem Pfellverhälfnis 1/25) w eiterentw ickelt (vgl. Abb. 1 m it Abb. 2).
W ährend bei den früheren A usführungen die M ulde mit Beton ausgefüllt, d arü b er eine D ichtung aus B itum engew ebebahnen m it Schutzschicht, dann K leinpflaster ln einem S andbett verlegt w urde, w erden neuerdings unter W egfall der D ichtungs- und Schutzschicht verschleißfeste und w asser
undurchlässige H artgußasphaltbeläge auf dem m it einem D rahtnetz ver
ankerten A sphaltfüllbeton ausgeführt. Das Fahrbahngew icht konnte dam it
Alle R ech te V o r b e h a l t e n .
Bei den W egüberführungen ü b er die Autobahn hat m an durch V er
gleichsentw ürfe und K ostenberechnungen versucht, die einfachsten und w irtschaftlichsten Lösungen zu finden. Im Regelfälle (tragfähiger Bau
grund und ausreichende B auhöhe) sind Zwei- und V ierfelderbrücken in E isenbeton mit Ö ffnungsw elten von 14 bis 18 m hinsichtlich d er Bau
kosten den stählernen Brücken überlegen. In B ergsenkungsgebieten, wo durchlaufendeT ragw erke nicht gew ählt w erden dürfen und Z w ischenstützen oft unerw ünscht sind, w erden vorzugsw eise S tahlbrücken ausgeführt.
10 cm Kleinpflaster
J - * cm Sana 5cm Schutzbeton 1 cm Dichtung 10 cm roilbefon Buckel blech 6 mm dick
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Abb. 1, S chw ere Fahrbahn m it Buckelblechen.
Beton 300kg/Zement/m.3 Längsfugen über den Längsträgern einschichtig eingebracht
Mattenbewehrung, auf den Flach
stählen verlegt
- 5 cm Gußosphott
■ Asphaltbetonfüllung / / r ßitumenanstrich '/ / r Buckelblech 8mm dick
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-Zpo bis b.oom,---
Abb. 2. Leichtfahrbahn mit Buckelblechen.
E benso sind bei unzuverlässigem B augrunde stählerne Ü berbauten w egen des geringeren E igengew ichts u nd der kleineren Em pfindlichkeit gegen Setzungen angezeigt. W eiterhin haben sich bei schiefen K reuzungen und den dadurch b edingten größeren Stützw eiten die schlanken Stahl
k onstruktionen als vorteilhaft erw iesen. M it Leichtfahrbahnen ist es ge
lungen, den Stahl auch für norm ale Ü berführungsbauw erke w ettb ew erb s
fähig zu m achen. Die leichte und dennoch w iderstandsfähige stählerne Fahrbahntafel m it dünner, w asserundurchlässiger Deck- und V erschleiß
schicht w irkt sich durch die V erringerung der B auhöhe günstig auf die G esam tkosten der K reuzungsanlagen aus, indem Ersparnisse bei den E rd
arb eiten für die Rampen e in tre te n 1).
') B. u. E. 1935, H eft 5, S. 69.
7. / / f flachs fühle BO¡8 cm in 55 cm Abstand
Abb. 3. Leichtfahrbahn m it ausgesteiften Tonnenblechen.
von rd. 750 kg/m 2 auf rd. 250 kg /m 2 herab g esetzt w erden. Die Ver
größerung der B uckelblechabm essungen bis zu den durch das Ladem aß g eg eb en en A bm essungen (bei B ahntransport 3,5 X 5 m) erm öglicht eine bessere A usnutzung des W erkstoffes, E insparungen an Niet- und Schw eiß
arbeit und ergibt nam entlich bei G roßbrücken schöne, ruhige U ntersichten.
Bei Tonnenblechen lag der G edanke nahe, den F ü llbeton statisch zur M itw irkung heranzuziehen und so eine steif bew ehrte schubfreie V erbunddecke zu schaffen. So entstanden die b ereits früher2) erw ähnten
„versteiften T o nnenbleche“ (Abb. 3), die inzw ischen versuchstechnisch geprüft und bei zahlreichen B auausführungen erprobt w orden sind. Bei B uckelblechen sind die V orteile d er A ussteifung geringer, w eil man
2) Bautechn. 1934, H eft 37 bis 42.
