Pfeiler in Brücken: Überlegungen zu Typen und Design

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, lernen Sie Folgendes kennen: - 1. Arten von Pfeilern für Brücken 2. Überlegungen zum Entwurf von Pfeilern für Brücken 3. Verstärkung.

Arten von Brückenpfeilern:

Die für den Bau von Brückenpfeilern verwendeten Materialien sind:

(i) Ziegelmauerwerk

(ii) Steinmauerwerk

(iii) Massebeton,

(iv) Stahlbeton und

(v) Spannbeton.

Mauer- oder Massivbetonpfeiler sind in der Regel massiv und behindern daher die lineare Wasserstraße sowie die Belastung der Fundamente. Stahlbeton- oder Spannbetonpfeiler hingegen haben eine stark reduzierte Querschnittsfläche und benötigen daher viel weniger Fundamentfläche, zusätzlich zu weniger Hindernissen für die Wasserstraße.

Wo Ziegel- und Steinmaterialien teuer sind, ist es im Allgemeinen wirtschaftlich, RC- oder Spannbetonpfeiler zu verwenden.

Die allgemeinen Formen verschiedener Pfeiler, die üblicherweise verwendet werden, sind in Abb. 19.1 dargestellt. Sowohl aus strukturellen als auch aus architektonischen Gesichtspunkten werden die Seiten in der Regel mit einem Belüfter von 1: 50 oder 1: 60 hergestellt. Um eine glatte und straffere Wasserführung zu gewährleisten, wird das Schnittwasser in Pfeilern bereitgestellt.

Die Form dieser Wellen kann halbkreisförmig, Kreisbögen, dreieckig usw. sein. Pfeiler sind immer mit Pfeilerkappen versehen, um die Lasten auf die Pfeilerschäfte zu übertragen.

Mauerwerks-, Massenbeton- oder RCC-Vollschachtpfeiler (Abb. 19.1a und 19.1b) sind in der Regel auf einem offenen Floßfundament gegründet, bei dem die Möglichkeit des Abwaschens gleich Null ist. Für solche Pfeiler sind auch Pfahlgründungen oder Brunnengründungen möglich.

RCC- oder Spannbetonpfeiler (Abb. 19. 1e) eignen sich für große Brücken, bei denen sowohl die Spannweite als auch die Tiefe beträchtlich sind und das Eigengewicht der Pfeiler so gering wie möglich sein sollte und der Abschnittsmodul so groß wie möglich sein sollte. Zwischenmembranen sind horizontal vorgesehen, um die vertikalen Wände zu versteifen.

Obwohl die Pfeiler mit einer dicken RC-Kappe versehen sind, um die Lasten gleichmäßig auf die vertikalen Wände zu verteilen, sollten die Träger vorzugsweise über den vertikalen Querwänden angeordnet werden, die die Außenwände verbinden. RCC-isolierte quadratische oder kreisförmige Säulen (Abb. 19.1d und 19.1e) werden für Autobahnbrücken bevorzugt, die an Land gebaut werden.

Isolierte Säulen, die sich von RC-Pfählen oder vom Brunnenkappenbogen erstrecken, werden auch für Brücken verwendet, die über Flüsse gebaut werden. Die Träger übertragen die Last direkt auf die Säulen. Um die Säulen steif zu machen und die effektive Höhe zu verringern, sind Zwischenanker vorgesehen.

Der in Abb. 19 gezeigte Pier-Typ ist am besten für Landbrücken geeignet, bei denen die Behinderung durch Pfeiler so gering wie möglich sein sollte, um auf beiden Seiten der Pfeiler Platz für normale Fahrspuren zu schaffen, indem sie zentral platziert werden.

Die Pfeilerkappe kann zur Unterstützung des Überbaus freitragend sein. Anstelle eines einzelnen rechteckigen Pfeilers, wie in Fig. 19 gezeigt, können auch einzelne kreisförmige Pfeiler für Landbrücken verwendet werden. Einzelne kreisförmige Pfeiler Bogen.

Entwurfsüberlegungen zu Pfeilern für Brücken:

Das Mauerwerk oder die massiven Betonpfeiler sind so konstruiert, dass vertikale Lasten und Momente auf die Pfeiler wirken, so dass das Ergebnis innerhalb oder sehr nahe an die mittlere dritte Linie fällt. Durch diese Einschränkung wird es möglich sein, entweder einen Spannungszustand zu erreichen oder die Spannung innerhalb der Verkaufswerte zu begrenzen.

In Stahlbetonpfeilern werden die Beton- und Stahlspannungen aufgrund von vertikalen Belastungen und Momenten in die zulässigen Grenzen gebracht. Der Abschnitt der Pfeiler und die Größe der Vorspannkraft in Spannbetonpfeilern sind mit dem Ziel zu bestimmen, die maximale Betonspannung innerhalb der zulässigen Grenzen zu begrenzen.

In vorgespannten Pfeilern ist im Allgemeinen keine Spannung zulässig, jedoch ist eine leichte Spannung, die ein Zehntel der zulässigen Druckspannung nicht überschreitet, häufig zulässig, wenn diese Zugspannungen auf vorübergehende Belastungszustände wie Startvorgang usw. zurückzuführen sind.

Die Lasten und Kräfte, mit denen die Pfeiler ausgelegt werden sollen, sind:

i) Eigengewicht des Piers

ii) Totlasten benachbarter Bereiche und reaktive Lastreaktionen entweder eines oder beider Bereiche, je nachdem, welcher Effekt maximal ist.

iii) Auftriebseffekt an den Pfeilern aufgrund des Porendrucks (normalerweise 15%)

iv) Horizontalkraft aufgrund von Temperatur- und Zug- oder Bremswirkung, die auf die Oberseite des Piers wirken.

v) Horizontale Kraft aufgrund der auf den Pfeiler wirkenden Wasserströmung im Schwerpunkt des Wasserdruckdiagramms.

vi) Horizontale Kraft durch Windeinwirkung auf den Oberbau und den Pfeiler im Schwerpunkt des jeweiligen Winddruckdiagramms.

vii) Zentrifugalkraft, die auf den Pfeiler wirkt, wenn sich die Brücke auf einer Kurve befindet.

viii) Horizontale Kraft aufgrund der Erdbebeneinwirkung auf die Überstruktur sowie auf den Pfeiler, der am jeweiligen Schwerpunkt wirkt.

Die Kombination der oben genannten Belastungen und Kräfte, die zusammenwirken können, sollte so sein, dass eine maximale Wirkung erzielt wird.

Verstärkung von Betonpfeilern für Brücken:

In massiven Betonpfeilern ist keine Bewehrung aus statischen Gründen erforderlich, sondern eine nominale Bewehrung von 5 kg. Für S240-Stahl und 3, 5 kg für S415-Stahl pro Quadratmeter der freiliegenden Oberfläche sind Temperatur- und Schwindungseffekte vorgesehen.

Bei Stahlbetonpfeilern sollte der Anteil der Längsbewehrung weder unter 0, 8 noch über 8% der Bruttoquerschnittsfläche liegen.

Übersteigt die Querschnittsfläche nur die Betonfläche, die nur zur Aufnahme der Vertikallasten erforderlich ist, wird der Bewehrungsprozentsatz auf der Grundlage der Fläche berechnet, die erforderlich ist, um der direkten Belastung standzuhalten, und nicht der tatsächlichen Fläche der Pfeiler. In jedem Fall darf die Stahlfläche nicht weniger als 0, 3% der Bruttofläche betragen.

Die seitlichen Verstärkungen oder Bindemittel sind in den Pfeilern in einem Abstand von nicht weniger als 300 mm vorgesehen. Der Durchmesser der seitlichen Bewehrung darf nicht weniger als ein Viertel des Durchmessers betragen. der größten Längsbewehrung noch weniger als 8 mm.

Der Abstand der seitlichen Bewehrung darf die kleinste seitliche Abmessung des Pfeilers oder das Zwölffache des Durchmessers nicht überschreiten. von der kleinsten Längsstange, je nachdem, welcher weniger ist. Geeignete Verbindungsstangen in Längsrichtung und in Querrichtung sind in geeigneten Abständen vorzusehen.