Bogenbrücke

Eine Bogenbrücke ist eine Brücke mit Widerlagern an jedem Ende in Form eines gekrümmten Bogens. Bogenbrücken funktionieren, indem sie das Gewicht der Brücke und ihre Lasten teilweise in eine horizontale Schubkraft umwandeln, die von den Widerlagern an beiden Seiten aufgenommen wird. Ein Viadukt (eine lange Brücke) kann aus einer Reihe von Bögen hergestellt werden. Heute werden jedoch in der Regel auch andere, kostengünstigere Konstruktionen verwendet.

Stone Arch-Brücke über den McCormick's Creek in Indiana. Eingetragen im National Register of Historic Places.

Geschichte

Die älteste existierende Bogenbrücke ist möglicherweise die mykenische Arkadiko-Brücke in Griechenland. Sie wurde um 1300 v. Chr. erbaut. Die steinerne Kragsteinbogenbrücke wird immer noch benutzt. Die gut erhaltene hellenistische Eleutherna-Brücke hat einen dreieckigen Kragsteinbogen. Die Rhodos-Fußgängerbrücke aus dem 4. Jahrhundert v. Chr. ruht auf einem frühen Voussoir-Bogen.

Sowohl die Etrusker als auch die alten Griechen kannten sich mit Bögen aus. Aber die Römer waren die ersten, die Bögen für den Brückenbau verwendeten.

Römische Bogenbrücken waren in der Regel halbkreisförmig. Einige waren auch Segmentbogenbrücken (wie die Alconétar-Brücke), d.h. sie hat einen gekrümmten Bogen, der kleiner als ein Halbkreis ist. Eine solche Segmentbogenbrücke ließ große Mengen Hochwasser unter ihr hindurchfließen. Dadurch würde verhindert, dass die Brücke bei Hochwasser weggespült wird. Auch die Brücke selbst könnte leichter sein. Im Allgemeinen hatten römische Brücken keilförmige Primärbogensteine (so genannte Voussoirs) von gleicher Größe und Form. Die Römer bauten sowohl einfache Spannweiten als auch lange Mehrfachbogen-Aquädukte. Ihre Brücken wiesen Flutöffnungen in den Pfeilern auf.

Im mittelalterlichen Europa verbesserten die Brückenbauer die römischen Strukturen durch die Verwendung schmalerer Pfeiler. Sie verwendeten dünnere Bogentonnen und geringere Spannweitenhöhen bei Brücken. Es wurden auch gotische Spitzbögen eingeführt, die den seitlichen Schub verringerten. Vor allem im 14. Jahrhundert erreichte der Brückenbau neue Höhen. Spannweiten von bis zu 40 Metern (130 ft) waren im gemauerten Bogenbau bis dahin unbekannt.

Im 19. Jahrhundert wurde Stahl billiger und erlaubte noch längere Brücken. Stabbogenbrücken wurden alltäglich, weil sie keine so großen, teuren Fundamente benötigen. Einige im späten 20. Jahrhundert wurden über 500 Meter (1.600 ft) gebaut.

Einfache Druckbogenbrücken

Vorteile einfacher Materialien

Stein, Ziegel und andere ähnliche Materialien sind druckfest. Sie sind ziemlich stark in der Scherung. Aber sie können nicht viel Kraft bei Zugbelastung widerstehen. Folglich sind gemauerte Bogenbrücken so konstruiert, dass sie ständig unter Druck stehen. Jeder Bogen wird über ein temporäres Lehrgerüst, das als Zentrierung bezeichnet wird, konstruiert. Bei den ersten Druckbogenbrücken trug ein Schlussstein in der Mitte der Brücke das Gewicht der übrigen Brücke. Je mehr Gewicht auf die Brücke gelegt wurde, desto stärker wurde ihre Struktur. Bei gemauerten Bogenbrücken wird oberhalb des Bogens Füllmaterial (in der Regel verdichteter Bauschutt) verwendet, um dieses Eigengewicht auf der Brücke zu erhöhen. Dadurch wird auch verhindert, dass Spannungen im Bogenring auftreten, wenn sich Lasten über die Brücke bewegen. Es wurde auch unbewehrter Beton verwendet. Wenn Mauerwerk (geschnittener Stein) verwendet wird, werden die Winkel der Flächen geschnitten, um die Scherkräfte zu minimieren. Wenn willkürliches Mauerwerk (ungeschliffene und unpräparierte Steine) verwendet wird, werden sie zusammen gemörtelt. Der Mörtel darf aushärten, bevor das Lehrgerüst entfernt wird.

Bauablauf

Dort, wo die Bögen in ein Gewässerbett gestellt werden (an Pfeilern oder Ufern), wird das Wasser umgeleitet. Auf diese Weise kann der Kies zunächst ausgehoben und durch einen guten Untergrund (aus festem Material) ersetzt werden. Davon ausgehend werden die Fundamentpfeiler errichtet oder bis auf die Höhe der vorgesehenen Basis der Bögen angehoben. Dies ist ein Punkt, der als Federung bekannt ist.
Falschwerkzentrierung (im britischen Englisch: arch frame) wird gebaut, typischerweise aus Bauholz. Jeder Bogen einer mehrbogigen Brücke erzeugt einen Schub auf die Bögen neben ihm. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass entweder alle Bögen der Brücke gleichzeitig angehoben werden oder dass sehr breite Pfeiler verwendet werden. Der Schub von den Endbögen wird durch massive (vertikale) Fundamente an den Canyonwänden in die Erde abgeleitet.
Die verschiedenen Bögen sind (oder ein einzelner Bogen ist) über der Zentrierung konstruiert. Sobald jedes grundlegende Bogenrohr konstruiert ist. Die Bögen werden (oder der Bogen wird) mit verfülltem Mauerwerk stabilisiert. Diese können in horizontal verlaufenden Verbundschichten (Lagen) verlegt werden. Sie können zwei Außenwände, die sogenannten Brüstungen, bilden, die dann mit geeignetem Schüttmaterial und Schutt verfüllt werden.
Die Straße ist gepflastert und Brüstungsmauern leiten den Verkehr zur Brücke.

Arbeitsablauf bei der römischen Brücke von Limyra: Das Traggerüst wurde in eine andere Öffnung verlegt, sobald die untere Bogenrippe fertiggestellt war

Galerie

Spitzbogen der Puente del Diablo in Spanien

Ponte Vecchio, eine mittelalterliche Geschäftsbrücke

Spätmittelalterliche Krämerbrücke mit zwei Häuserreihen

Ponte Santa Trinita. Erste Brücke mit elliptischen Bögen

Eine gemauerte chinesische Mondbrücke, die die stützenden Zufahrtsrampen zeigt, die den horizontalen Schub des Bogens aufnehmen

Fredrikstad-Brücke in Fredrikstad, Norwegen

Die Main Street Bridge in Columbus, OH, ist die einzige Hängebrücke mit geneigtem Bogen in Nordamerika.

Die Chaotianmen-Brücke in Chongqing, China, ist die längste Bogenbrücke der Welt.

Brücke von Arta in Arta, Griechenland

Nach US-Rechtsnormen ist dieser italienische Düker eine Bogenbrücke

Das Garabit-Viadukt ist eine schmiedeeiserne Fachwerkbogenbrücke.

Fragen und Antworten

F: Was ist eine Bogenbrücke?

A: Eine Bogenbrücke ist eine Art von Brücke mit Widerlagern an beiden Enden, die die Form eines gebogenen Bogens haben.

F: Wie funktionieren Bogenbrücken?

A: Bogenbrücken funktionieren, indem sie das Gewicht der Brücke und ihre Lasten teilweise in eine horizontale Schubkraft übertragen, die von den Widerlagern an beiden Seiten gehalten wird.

F: Können Viadukte aus Bögen gebaut werden?

A: Ja, Viadukte (lange Brücken) können aus einer Reihe von Bögen gebaut werden.

F: Werden heute üblicherweise andere Konstruktionen für Viadukte verwendet?

A: Ja, heute werden in der Regel andere, weniger kostspielige Konstruktionen anstelle von Bögen für Viadukte verwendet.