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Hydraulic bridge

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Inhaltsverzeichnis

Info

Ort: Wien
Lage: Verbindung des Vorkanals im 1. Bezirk bei “Urania” mit dem Hermannpark im 3. Bezirk



Entlang des Donaukanals bemüht sie die Stadt Wien seit Jahren ein durchgehendes Fußgänger- und Radwegenetz zu errichten. Die zum Teil ziemlich heruntergekommene Betonführung der Donau mit ihren zahlreichen Anlegern soll zu einem unmittelbaren Naherholungsgebiet in der Stadt umgewandelt werden. In diesem Ort an der Urania ist dieses Wegenetz jedoch unterbrochen. Der Grund ist die Abzweigung des Innenstadtkanals welcher täglich von etlichen Touristenschiffen passiert wird. Dadurch ist es notwendig hier eine aktiv reagierende Brückenlösung zu entwickeln.

Idee

Grundsätzlich gingen wir nur mit einer Grundsatz in die Entwicklung dieses Projektes: Eine Brückenkonstruktion zu entwickeln, welche weitgespannt, beweglich und nicht von örtlichen Umständen abhängig ist.

Bild:Funktionsskizze.jpg

Daraus kamen wir zu dem Schluss, dass diese Forderung nur mittels Elementbauweise realisiert werden kann (ähnlich den identischen Grundelementen der schwimmenden Pionierbrücken). Aus dieser Erkenntnis heraus war es eindeutig dass wir uns in diesem Projekt in Richtung funktionalen Metall-/Maschinenbau entwickeln werden. Auf Grunde der Recherchearbeit kristallisierte sich die Hydraulik in Form von Kraftmaschinen als Eckpfeiler unseres Entwurfes heraus. Als angenehmer Nebeneffekt konnten wir nun von einer Konstruktion ausgehen, welche wir mit geringstem Materialaufwand umsetzen würden.

Geometrisches Grundkonzept

Viele Brücken, welche beweglich sind reagieren damit auf kurzfristig eintretende Erfordernisse (z.B. Binnenschifffahrt) – ebenso kurzfristig sollte die Reaktion ausfallen.


Unser Konzept basiert auf einem oben liegenden Leiterträger, und darunter liegenden hydraulischen Kolben, welche einen Untergurt beschreiben. Durch die Verkürzung dieses Untergurtes zieht sich die Konstruktion zusammen und erfährt eine Krümmung. Dadurch wird ein geometrischer Höhengewinn der gesamten Brückenkonstruktion erreicht.




Vorstudien

Prinzipiell kristallisierte sich schon anfänglich eine ideale Grundstruktur für unsere Zwecke heraus:


Elementaufbau

Gebunden an die selbstauferlegte Beschränkung einer Fußgängerbrücke entschieden wir uns für Modulabmessungen von b=3m, l=2m. Jedoch war es uns wichtig, dass das Grundprinzip der Konstruktion durch Skalierung bzw. Austausch der wichtigen Elemente wie Hydraulikzylinder auch für Brücken mit Autoverkehr geeignet ist, ohne eine massive/unverhältnismäßige geometrische Tragwerksüberhöhung in Kauf nehmen zu müssen.




Die Brücke besteht zu 99% aus Metall – vorwiegend hochfeste Stahlrohre aber auch Aluminiumbleche. Grundsätzlich sind die verschiedenen Einzelteile eines Brückensegmentes verschraubt – dadurch wird ein rascher Aufbau vor Ort, sowie leichtestmögliche Wartung durch unproblematischen Ausbau jedes Einzelteils gewährleistet. Eine längerfristige Schließung der Anlage ist somit praktisch auszuschließen.



Konstruktive Details


1    Hydraulikzylinder (2 Anschlussausfertigungen A/B)
2    Doppelkugellager
3    Aufnahmelager für Hydraulikzylinder
4    Lastrohr (konstruktive Höhe unterstützt Mechanismus)
5    Schwerlastlagerbock 
6    Drehachse (Rohr)
7    Achsaufnahmen (4 unterschiedliche Ausführungen A/B/C/D)
8    Kugellager
9    Trägerhohlprofil
10   Zugrohr
11   Schwerlastkugellager
12   Bodenbelag-Aufnahmeblech (Schiene)
13   Geländerhalterung
14   Bodenbelag
15   Geländerglas
16   LED-Handrail

Fundament

Auch wenn das System so flexibel wie möglich ist (Aufbau, Ausbau, Wartung, Transport, Geometrie…) so gibt es doch einen Punkt an dem es herkömmlichen Brückenkonstruktionen nicht überlegen ist: das Fundament.

Das Fundament entspricht längerer Vorausplanung. Möglich sind:

                                 - 1 unbewegliches und 1 bewegliches Fundament
                                 - 2 bewegliche Fundamente




Das außergewöhnliche ist die Geometrie der „Fundamentwanne“ auf der beweglichen Seite da sie die gesamte geometrische Tragwerkshöhe in sich aufnehmen muss und zudem den Pumpen- und Kontroll-/ bzw. Schaltraum beinhaltet. Beim Zusammenziehen der Konstruktion würde diese Wanne offen sein und Absturzgefahr bestehen – aus diesem Grund muss sie noch einen Schleppboden der sich durch die Verkürzung der Brücke über das Loch zieht beinhalten.

Modell

Das Modell beinhaltet 2 Brückensegmente im Maßstab 1:10. Gefertigt wurde es entsprechend der 1:1 Ausfertigung aus Metall – in diesem Fall aus Aluminium.


Beleuchtungskonzept

Basierend auf der Norm für Außenbeleuchtung / Straßenraum für Fußgänger versuchten wir in Theorie und durch Praxisversuche die geforderte mittlere Beleuchtungsstärke von 2-20lx (in unserem Fall 15lx) auf unserer Brückenkonstruktion zu realisieren. Dadurch dass unser Konstruktionskonzept auf identische Brückensegmente basiert, welche aneinander gereiht werden können, mussten wir auch unsere Beleuchtungsanlage als erweiterbare – segmentorientierte, in Serie sowie Parallelschaltbare Bausteine ausführen. Um keine zusätzlichen Konstruktionseingriffe in der Brücke vornehmen zu müssen entschlossen wir uns den notwendigen Handlauf als Leuchtengeometrie zu verwenden.



Ziele

Die Ziele der Leuchtenentwicklung gründeten sich auf Norm, äußere Gegebenheiten und konstruktive Umstände und finalisierten sich wie folgt:


• Begrenzung des Weges mit raschem Abfall der Leuchtdichten, sowie weiche, gleichmäßige Ausleuchtung des angrenzenden Umfeldes
• "Wartungsfreiheit"
• Wasserunempfindlichkeit (IP65)
• niedere Wattage
• Einstellbarkeit der Ausstrahlrichtung
• Langlebigkeit
• Leichte Austauschbarkeit
• Gute Farbwiedergabe
• Mehrfachbestückung
• Dimmbarkeit


Leuchtmittel

Was das Leuchtmittel betrifft entschieden wir uns für ein LED-Band mit einer Farbtemperatur von 4000K und eine angemessene Farbwiedergabe zu erzielen.


Technische Betriebsdaten:

LM10A-W3F-840, weiß, 24V, 72W, 3A, 120° Abstrahlwinkel, 4000 K, 2350lm/m


Konstruktiver Aufbau

Was den Einbau dieses Bandes in einen Handlauf betrifft versuchten wir basierend auf das Profil 8_D40_2N90 von ITEM mittels AutoCAD, Rhino, CINEMA4D, eine Konstruktion für den Prototyp zu entwickeln. Die Railelemente sollten durch Steckverbindungen erweiterbar sowie LED-Bänder bis zu einem gewissen Winkelmaß einstellbar sein. Durch Kürzung der Flanken der Profilnute ist es in der Theorie möglich neben dem Steckrail selbst auch die LED-Schienen und deren Lichtkegel zu verstellen. (Im Modell wurde dies nicht vollständig realisiert.)

Das Rail besteht aus 1 Hauptprofil, 2 LED-Trägerprofilen mit Drehbolzen, 2 LED Stripes (a‘’70 Leds), 42/50 Plexiglasrohr und 2 Endplatten mit Aufnahmelöchern für LED-Profile (Verstellung).


Versuchsaufbau

Das Handrail wurde als 1m-Element mit Doppelbestückung ausgeführt und seine Funktion mittels Luxmeter und Leuchtdichtemessgerät überprüft:


Fazit

Was positiv auffällt ist die Tatsache dass die relativ enge LED-Anordnung einen irritierenden Schattenwurf verhindert. Zudem entwickelt das Plexiglasrohr eine akzeptable Eigenleuchtdichte, welche den Sicherheitsaspekt verstärkt. Mögliche Blendungen können mittels parallelen Ausblendrastern (auf LED-Band aufgesetzt) entgegengewirkt werden, jedoch wird dadurch der horizontale Schattenwurf verstärkt.

Links

http://www.exparch.at/index.php?option=com_mambowiki&Itemid=49 (Suche: "Hydraulikzylinder" unter exp.wiki)

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