Das Handbuch gibt einen Überblick über die Möglichkeiten, Brücken mit Tragwerken aus Stahlrohrprofilen architektonisch zu gestalten und technisch zu realisieren. Behandelt werden Straßen-, Eisenbahn- und Fußgängerbrücken. Besonders gelungene Beispiele, realisierte und konkret geplante Brücken, werden aus technischer und architektonischer Sicht bis ins Detail beschrieben. Das technische Know-how, das für die Konstruktion und Bemessung dieser Bauwerke notwendig ist, wird in übersichtlicher Form präsentiert. Das Buch ist somit eine umfassende Arbeitshilfe für Entwurf, Konstruktion und Bemessung von Brücken aus Stahlrohrtragwerken. Mit Stahlrohren lassen sich Brückentragwerke konstruieren, die ästhetisch anspruchsvoll und technisch effizient sind. Sie weisen in vielerlei Hinsicht Vorteile gegenüber herkömmlichen Bauweisen auf. Im vorliegenden Handbuch wird der Stand der Technik für diese Bauweise dargelegt und gezeigt, wie Brücken mit Stahlrohrtragwerken architektonisch gestaltet und technisch realisiert werden können. Anhand zahlreicher Beispielprojekte werden die Entwurfs- und Konstruktionsgrundsätze bis ins Detail veranschaulicht. Das technische Know-how, das für Berechnung und Ausführung dieser Bauwerke notwendig ist, wird in übersichtlicher Form präsentiert. Abschließend zeigt ein durchgerechnetes Beispiel den Ablauf der Bemessung. Das Buch ist somit eine umfassende, praxisnahe Arbeitshilfe für Entwurf, Konstruktion und Bemessung von Brücken aus Stahlrohrtragwerken. 1 Warum Brücken mit Stahlrohrtragwerken? 9 1.1 Motivation 10 1.2 Historischer Hintergrund und Ausgangspunkt 12 Exkurs: St. Louis Bridge, ein historisches Meisterwerk mit Rohrkonstruktion (1870) 14 Exkurs: Stahlrohre an der Eisenbahnbrücke über den Firth of Forth (1890) 16 1.3 Brückenbau gestern und heute 20 1.4 Herstellung von Stahlrundrohren 21 1.5 Konstruktive und gestalterische Vorteile von Stahlrundrohren 22 1.6 Knotenverbindungen in Stahlrohrtragwerken 24 1.7 Status quo im Brückenbau mit Stahlrohrtragwerken 26 Exkurs: Brücke über den Rhein-Herne-Kanal BUGA 1997, Gelsenkirchen 30 2 Brücken mit Stahlrohrtragwerken gestalten 33 2.1 Sieben Pfeiler der Brückenbaukunst 34 2.2 Planungsprozess allgemein 35 2.2.1 Idee und Entwurf 35 2.2.2 Konstruieren und Berechnen 36 2.2.3 Ausführungsplanung 36 2.2.4 Ausschreibung und Vergabe 36 2.2.5 Baudurchführung 36 2.3 System „Integrale Planung“ 37 2.3.1 Gestalt und Kontext 38 2.3.2 Stoff und Funktion 40 2.3.3 Struktur und Tauglichkeit 41 Exkurs: Die Kronprinzenbrücke in Berlin von Santiago Calatrava 46 2.3.4 Form und Schönheit 48 2.3.5 Herstellung und Wirtschaftlichkeit 52 2.3.6 Unterhalt und Dauerhaftigkeit 56 2.3.7 Ökologie und Nachhaltigkeit 58 2.3.8 Ganzheit 60 3 Brücken mit Stahlrohrtragwerken realisieren 63 3.1 Projektierung konkret 64 3.1.1 Bauherrschaft 64 3.1.2 Planer 64 Exkurs: Luitpoldbrücke in Bamberg, der Bauherr entscheidet selbst 66 3.2 Entwurf 67 Exkurs: Kettenbrücke in Bamberg, Entwerfen mit extremen Vorgaben 70 3.3 Ausführungsplanung 72 3.3.1 Unterbau 72 3.3.2 Überbau 74 3.3.3 Nebentragwerk 76 3.3.4 Brückenausstattung 80 3.3.5 Korrosionsschutz und Farbe 84 3.3.6 Beleuchtung 86 3.3.7 Beheizung 90 3.4 Ausschreibung und Vergabe 92 3.5 Baudurchführung 93 3.5.1 Herstellung Unterbau 94 3.5.2 Herstellung Überbau 95 Exkurs: Bau der Achenbrücke in Marquartstein 97 3.5.3 Montage Überbau 99 3.6 Unterhalt 101 3.7 Kosten 103 4 Beispiele integral geplanter Brücken mit Stahlrohrtragwerken 105 4.1 Baumstützenbrücke im Brückenensemble in den Traunauen bei Traunstein, 1998 – 2000 106 4.2 Spiralhängebrücke an der Einfahrt nach Weiden i. d. Oberpfalz, 1995 – 1998 112 4.3 Stabbogenbrücke über den Main-Donau-Kanal in Bamberg, Luitpoldbrücke, 2005 – 2006 118 4.4 Fischbauchträgerbrücke über den Main-Donau-Kanal in Bamberg, 2006 (Wettbewerb) 124 4.5 Netzwerkbogenbrücke in Stahlrundrohrkonstruktion über die Tiroler Achen in Marquartstein, 2012 130 4.6 Fachwerkbrücke BAB A3 Würzburg–Nürnberg, Würzburg-Heidingsfeld, 2009/10 (Wettbewerb) 136 4.7 Zusammenfassung 142 4.7.1 Projektbeteiligte 142 4.7.2 Vergleich integral geplanter Brücken 142 Literaturverzeichnis der Kapitel 1 bis 4 146 5 Technische Hinweise zur Bemessung und Ausführung von Brücken mit Stahlrohrtragwerken 147 5.1 Ausführung 148 5.1.1 Geschweißte Verbindungen 148 5.1.2 Knoten aus Stahlguss 150 5.2 Statischer Nachweis nach EN 1993-1-8 153 5.3 Nachweis der Ermüdungsfestigkeit 154 5.3.1 Einführung 154 5.3.2 Ermüdungsnachweis nach DIN EN 1993-1-9 (Nennspannungskonzept) 155 5.3.3 Ermüdungsnachweis nach DIN EN 1993-1-9 (Strukturspannungskonzept) 157 5.3.4 Ermüdungsnachweis nach CIDECT (Strukturspannungskonzept) 158 5.3.5 Zusammenfassung 163 6 Stand der Forschung und Entwicklung 165 6.1 Stand der Forschung zu geschweißten Fachwerkknoten 166 6.2 Stand der Forschung zu geschweißten Stumpfstößen 168 6.3 Stand der Forschung Knoten aus Stahlguss 171 6.4 Aktuelle Entwicklungen in der Forschung 172 7 Bemessungsbeispiel 173 7.1 Auslegungsmöglichkeiten der Hohlprofilanschlüsse 174 7.1.1 Allgemeines 174 7.1.2 Querschnittsabmessungen und Lieferlängen warmgefertigter Hohlprofile 174 7.1.3 Gewählte Knotenparameter im Bauwerksentwurf 176 7.1.4 Gültigkeitsbereiche in DIN EN 1993-1-9 (Nennspannungskonzept) 176 7.1.5 Gültigkeitsbereiche in CIDECT bzw. ISO 14347 (Strukturspannungskonzept) 176 7.2 Bemessung Knoten 203 mit FEM 176 7.2.1 Geometrie 176 7.2.2 FE-Modell 176 7.2.3 Beanspruchungen 178 7.2.4 Vernetzung und Elementgröße 178 7.2.5 Ergebnisse Gurtrohr 610 × 50, Lastfall 355 179 7.2.6 Ergebnisse Zug-Strebe 355 × 35, Lastfall 355 180 7.2.7 Bewertung der Ergebnisse 180 7.3 Bemessung Knoten 213 mithilfe von SCF-Formeln 180 7.3.1 Geometrie 180 7.3.2 Beanspruchungen 182 7.3.3 Bestimmung der Spannungskonzentrationsfaktoren SCF 182 7.4 Zusammenfassung 186 7.4.1 Bemessungsverfahren 186 7.4.2 K-Knoten mit Spalt 186 7.4.3 Stumpfstoß 186 7.4.4 Weitere Hinweise 186 Literaturverzeichnis der Kapitel 5 bis 7 188 Anhang: Profiltafel MSH 189