Pfeiler [2]

Pfeiler der Brücken, die den Unterbau und die Stützen für den Ueberbau bildenden Teile einer Brücke. Man unterscheidet End- oder Uferpfeiler und Mittel- oder Zwischenpfeiler. Erstere heißen auch Widerlager oder Widerlagspfeiler, wenn sie seitlichen, von dem Druck des angrenzenden Erdreiches oder dem Schub eines bogen-, spreng- oder hängewerkartigen Ueberbaues herrührenden Kräften zu widerstehen haben. Das zu Pfeilerbauten vorwiegend angewendete Baumaterial ist Stein; doch gibt es auch hölzerne und eiserne Brückenpfeiler. Auch die Bauweise in Stampfbeton und armiertem Beton hat in neuerer Zeit auf den Pfeiler- und Widerlagerbau namentlich der mit gleichartigem Tragwerk konstruierten Brücken Anwendung gefunden. Die Fundierung der Brückenpfeiler findet im Artikel Gründungen Besprechung.

Beispiele besonders tief und schwierig fundierter Brückenpfeiler sind: die auf Senkbrunnen gegründeten Pfeiler mehrerer ostindischer Brücken, so der Jumnabrücke der Kalkutta–Delhi-Bahn, Fundierungstiefe 25 m unter Nullwasser [1], der Brücke über den Goraicfluß, 20,7 m unter Hochwasser [2]; ferner die unter Anwendung von Luftdruckgründung errichteten Hauptpfeiler der Forthbrücke, größte Fundierungstiefe 27,4 m unter Niedrigwasser [3], die Pfeiler der Brooklyn-(East-River-)Brücke, Fundierungstiefe 24 m unter Flutwasser [4], der Mississippibrücke bei St. Louis, Fundierungstiefe 31,1 m unter Hochwasser [5], Brücke bei Feteschti und Czernavoda über die Donau (König-Carol-Brücke, Fig. 2 und 2a), Fundierungstiefe 30,97 m unter Bauwasserstand [6].

[84] a) Gemauerte Pfeiler. Die Terrain- und namentlich die Wasserverhältnisse sowie auch die statische Wirkungsweise des Ueberbaues bedingen verschiedene Arten von Pfeilern. Man nennt diejenigen, die stets dem Wasserangriffe ausgesetzt sind, Strompfeiler, diejenigen aber, die ganz im Trockenen stehen oder nur bei Hochwasser bespült werden, Landpfeiler. Viaduktpfeiler heißen die Pfeiler der Talbrücken (s. Viadukte), die sich meist durch große Höhe auszeichnen. Die Pfeiler werden von dem Tragwerke des Ueberbaues entweder nur lotrecht belastet (bei Balkenbrücken) oder sie haben auch wagerechte Kräfte aufzunehmen (bei Bogenbrücken). Danach richten sich ihre Abmessungen. Bei den Pfeilern gewölbter Brücken und insbesondere von Viadukten unterscheidet man Tragpfeiler, die nur bei beiderseitig einwirkendem Gewölbschube stabil sind, und Standpfeiler, die auch einseitigem Gewölbschube zu widerstehen vermögen. Bei einem längeren Viadukt teilen die stärker zu dimensionierenden Standpfeiler die Oeffnungen in Gruppen zu je drei bis fünf. Die im Trockenen stehenden Pfeiler erhalten rechteckige Grundrißform, wogegen alle Pfeiler, die einer Wasserströmung ausgesetzt sind, mit sogenannten Vorköpfen versehen werden, die bis über Hochwasserhöhe zu reichen haben. Die Vorköpfe bewirken eine Verminderung des Aufstaues und der Wirbelbildung und sind insbesondere wegen Sicherung der Pfeiler gegen Unterspülung und Auskolkung von Wichtigkeit. Sie werden sowohl stromauf- als stromabwärts angebracht und erhalten die aus Fig. 1 ersichtlichen Grundrißformen, von denen namentlich die in b, c, d bei uns am häufigsten Anwendung finden. Die Vorköpfe nehmen keine Belastung durch den Ueberbau der Brücke auf, sondern der eigentlich tragende Pfeilerkörper ist zwischen den Vorköpfen enthalten. Wegen des Wasseranpralles, namentlich bei Flüssen mit Eisgang, müssen die Vorköpfe eine solide Quaderarmierung, bei größeren Brücken aus mindestens 50 cm hohen Hausteinschichten erhalten (Fig. 3). Bei Strömen mit sehr starkem Eisgang werden an Stelle des stromaufwärtigen Vorkopfes Eisbrecher mit gewöhnlich unter 45° geneigter Vorderkante angeordnet (Fig. 2). Die Vorköpfe brauchen, wie bemerkt, nicht bis zur Pfeilerkrone emporgeführt zu werden, sondern können in Hochwasserhöhe endigen und werden hier mit einer kegel- oder kalottenförmigen Kappe abgedeckt. Der Pfeilerschaft, d.i. der über dem Fundamentabsatze (bei Landpfeilern ungefähr Terrainhöhe, bei Strompfeilern Nullwasserhöhe) gelegene Pfeilerteil erhält meist nach oben zu eine kleine Verjüngung und es wird der Anlauf (Anzug) der Seitenflächen mit einem Zwanzigstel bis zu einem Vierzigstel angenommen. Eigentlich wäre – mit Rücksicht auf eine gleiche Beanspruchung sämtlicher Lagerflächen des Pfeilermauerwerks – der Aufriß des Pfeilerschaftes in konkaver Krümmung (nach einer logarithmischen Linie) zu begrenzen. Es ist diese Ausführung aber nur sehr vereinzelt bei hohen Viaduktpfeilern zur Anwendung gelangt, und man zieht es der Einfachheit wegen vor, den Pfeilern ebene Seitenflächen zu geben und allenfalls die Stärke am Pfeilerfuße durch Absätze zu vergrößern. Pfeilern, die wagerechte Kräfte aufzunehmen haben, d.h. Pfeiler von Sprengwerks- und Bogenbrücken, wird auch ein stärkerer Anzug der Seitenflächen, zuweilen bei ungleicher Größe der angrenzenden Oeffnungen auch unsymmetrische Form gegeben. Der oberste, in der Höhe der Auflager des Brückenüberbaues befindliche Teil des Pfeilers heißt Pfeilerkopf. Er erhält eine Abdeckung mit einer gewöhnlich gesimsartig vortretenden Hausteinschicht. Ist der Ueberbau aus Eisen oder Holz, so kommen unter die Hauptträger die entsprechend großen Auflagsquader (bei Bogenbrücken Kämpfersteine). Das Pfeilermauerwerk wird im Innern gewöhnlich nur aus lagerhaftem Bruchsteinmauerwerk hergestellt und, bei Strompfeilern wenigstens, an den Seitenflächen mit Quadern oder Hackelsteinen verkleidet (Fig. 3). Auch Beton wird für das Pfeilerinnere verwendet (Ausführungen in England, Württemberg). Wegen der heiseren Druckverteilung und Bindung des [85] Mauerwerks gibt man in der Regel in Höhenabständen von 3–4 m ganz durchbindende Quaderschichten und unter den Auflagssteinen je nach der Größe der Belastung eine bis drei Druckverteilungsschichten.

Die Pfeilerstärke wird bei Balkenbrücken nach empirischen Regeln bemessen; bei Bogen- und Sprengwerksbrücken ist eine statische Untersuchung durchzuführen, derart, daß man bei einem Mittelpfeiler die eine angrenzende Oeffnung belastet, die andre unbelastet annimmt und die größten Fugenpressungen bestimmt, die von den schräg gerichteten Resultierenden aus dem Pfeilergewicht und den beiderseitigen Kämpferdrücken hervorgerufen werden (Fig. 4). Formeln für die obere Stärke der Pfeiler von Strombrücken mit Balkenträgern wurden aufgestellt von Winkler: b = 0,2 + 0,04l + 0,06h G. Meyer: b = 1,5 + 0,0005 l² Becker:

Fränkel: b = 0,26 + 0,061l – 0,00058l²+ 0,00069v h₁ l, ferner b = 1,0 + 0,3l.

Hierin bezeichnet b Stärke, h Höhe des Pfeilers, l Spannweite, h₁ Höhe des Hochwassers über Flußsohle, v größte Hochwassergeschwindigkeit, alle Maße in Metern.

Bei Brücken mit bloß zwei Haupttragwänden werden die Pfeiler nur in äußeren Teilen unmittelbar belastet; man hat deshalb über Wasser stehende Pfeiler zuweilen auch an der Längsseite mit einer Oeffnung durchbrochen (Fig. 5) oder aus zwei isolierten säulenartigen Teilen aufgeführt, in letzterem Falle dann aber jedenfalls in Haustein und mit genügender Querschnittsabmessung, um die Stabilität zu sichern. Eine Ersparnis ist mit dieser Anordnung wegen der Vergrößerung der sichtbaren Flächen in der Regel nicht verbunden. Nur bei sehr großen Brücken, die eine breite

Pfeilerbasis erfordern und allenfalls einen eisernen Pfeileraufsatz erhalten, wird es zweckmäßig sein, die Pfeiler auch schon im Fundament aus getrennten Mauerwerkszylindern zu bilden (Forthbrücke, s. [3]). Zuweilen erhält der Pfeiler über dem Auflager der Brückenkonstruktion noch eine Fortsetzung (Pfeileraufsatz), namentlich bei Bogenbrücken (Fig. 6), dieser Teil kann, weil ohne Belastung, bloß in Hohlmauerwerk ausgeführt werden oder er ist bei durchgehender Eisenkonstruktion überhaupt nur auf die Pfeilerstirnen beschränkt. Bei Betonbrücken sind vielfach auch die Pfeiler ganz aus Stampfbeton oder aus armiertem Beton ausgeführt worden. Im ersteren Falle (Beispiele: Topekabrücke, Kansas [Nordamerika], Brücke über den Great-Miami-River bei Dayton u.a., Polceverabrücke bei Genua) entsprechen die Formen und Abmessungen jenen von Steinpfeilern, und Zugspannungen im Pfeilerkörper sind auszuschließen; im letzteren Falle können die Stärken geringer gewählt werden, da der Pfeiler durch[86] die Eisenarmierung imstande ist, Biegungsspannungen aufzunehmen, die durch wagerechte Stützenkräfte oder durch Einspannungsmomente bei fester Verbindung des Tragwerks mit den Pfeilern hervorgerufen werden.

Fig. 7 zeigt als Beispiel einen Pfeiler der Eisenbahnbrücke über den Tennesseefluß bei Gilbertsville [7], der Oeffnungen von 91,4 m Weite trennt. Dieser hat an den Seitenflächen netzförmige Armierung aus 22 mm Rundeisen, die in 60 cm Abstand liegen. Bei Bogenbrücken mit Rippenträgern nach Hennebique wurden auch die Pfeiler und Widerlager in armierte Rippen aufgelöst, zwischen welchen zur Belastung Füllmaterial eingebracht ist (Brücke über die Vienne zu Châtellerault) [8]. Kleinere Betonbalkenbrücken erhielten in einigen Fällen jochförmige Pfeiler aus Eisenbetonständern oder bockförrnige Joche [8]. Ueber Aufbauten oberhalb der Brückenbahn s. Brückenportale.

Literatur: [1] Engineering 1869. – [2] Ebend. 1872. – [3] Allgem. Bauztg. 1890, Heft 9–11; ferner Engineering 1890. – [4] Engineering 1872, und 1873; ferner Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1874 und 1877. – [5] Engineering 1870 und 1871; Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1874. – [6] Zeitschr. d. Oesterr, Ing.- u. Arch.-Ver. 1890, 1. Heft; ferner die allgemeinen Werke über Brückenbau. – [7] Engineering Record 1905. – [8] Handbuch für Eisenbetonbau, herausgegeben von Emperger, Bd. 3, 1. Teil, Berlin 1907.

b) Hölzerne Pfeiler oder Joche finden bei hölzernen Brückenüberbauten Anwendung, ausnahmsweise sind in einigen Fällen auch eiserne Ueberbauten auf hölzernen Zwischenjochen errichtet worden (Savebrücke bei Brod). Die Hauptteile eines hölzernen Joches sind die Jochpfähle, -ständer oder -piloten, die entweder eingerammt oder auf eine Grundschwelle aufgesetzt werden. Bei niedriger Höhe und geringer Belastung genügt eine Pfahlreihe, auf welche die Kron- oder Jochschwelle a, auch Holm oder Kappholz genannt, aufgezapft wird (vgl. Fig. 8). Auf letzterer sind die Brückenträger gelagert. Joche mit doppelten Pfahlreihen, sogenannte Doppeljoche, werden bei größerer Belastung oder dort angewendet, wo eine größere Stabilität gegen Kräfte, die in der Längsrichtung der Brücke wirken, erfordert wird. Die Pfähle dieser Doppeljoche werden entweder (bei Straßenbrücken zumeist) lotrecht gestellt oder (bei Eisenbahnbrücken) zur Erhöhung der Stabilität des Joches[87] gegen Längskräfte schräg unter einer Neigung von ¹/₁₅-¹/₁₀ angeordnet (Fig. 9). Gewöhnlich werden dann auch zwei Jochholme angebracht, die mit den Pfählen direkt verzapft oder auf Kapphölzer gelegt werden, die jedes Paar Pfähle miteinander verbinden. Stark belastete Joche, welche die Mittelpfeiler größerer Spannweiten bilden oder bei Sprengwerksbrücken größere Horizontalkräfte aufzunehmen haben, wird man aus drei oder vier Pfahlreihen bilden, von denen die äußeren wieder schief angeordnet werden (Fig. 10). Um dem Joche auch quer zur Brückenachse einen größeren Widerstand gegen Horizontalkräfte (Wind, Stoß des Wassers und Eises sowie Seitenschwankungen der Fahrzeuge) zu geben, werden die vordersten Pfähle schief gesetzt und zuweilen auch noch in der Mitte solche Strebepfähle angeordnet. Bei starken Eisgängen ist es nötig, stromaufwärts mehrere Strebepfähle hintereinander zu schlagen oder den Jochen besondere Eisbrecher vorzubauen. Ueber dem Wasserspiegel werden die in einer Reihe stehenden Jochpfähle durch seitlich angeschraubte horizontale Hölzer, sogenannte Gurten oder Zangen, verbunden. Zuweilen werden zur weiteren Versteifung des Joches zwischen den Gurten noch schräge Streben angebracht. Stromjoche erhalten gewöhnlich innerhalb der Spiegel des Nieder- und Hochwassers eine Verschalung aus Bohlen oder Halbhölzern, die an die Pfähle genagelt oder geschraubt werden. Wegen des leichteren Austrocknens des Holzwerks ist den Schalhölzern ein größerer Zwischenraum zu geben. Bei Jochen, die im Wasser stehen, werden die Pfähle immer gerammt; Pfeilern im Trockenen gibt man, falls sie mehr den Charakter von definitiven Konstruktionen tragen, am besten einen gemauerten Sockel, da eingerammte Pfähle leicht abfaulen. Die Jochständer werden dann in eine auf den Sockel aufgelegte Grundschwelle eingezapft. Bei mehr provisorischen Bauten und festem Untergrund kann die Grundschwelle auch unmittelbar auf den geebneten und abgeräumten Boden gelegt werden. Häufig werden eingerammte Joche aus zwei Teilen, dem Grundjoch und dem Oberjoch oder aufgesetzten Joch, gebildet. Bei Jochhöhen über 7 m wird diese Konstruktion wegen der für ein einteiliges Joch nicht ausreichenden Pfahllänge gewählt; sonst kann aber auch der Umstand dafür maßgebend sein, daß der beständig unter Wasser befindliche Jochteil länger in gutem Zustande bleibt als das abwechselnder Nässe und Trockenheit ausgesetzte und daher eher einer Erneuerung bedürftige Holzwerk der Jochständer. Man hat daher eine Trennung in Niederwasserhöhe vorgenommen und das Grundjoch aus senkrecht gerammten Pfählen gebildet, die mit den Ständern des aufgesetzten Joches durch Gurthölzer und Zangen gut zu verbinden sind, so daß weder eine Längs- noch eine Querverschiebung der beiden Jochteile eintreten kann. Gegen starke Eisgänge sind solche aufgesetzte Joche allerdings weniger widerstandsfähig als einteilige Joche. Die Stärke und die Anzahl der Pfähle eines bloß lotrecht belasteten Joches ist zunächst mit Rücksicht auf die Tragfähigkeit des Untergrundes zu bemessen. Das Schlagen von Probepiloten gibt Aufschluß darüber, welche Belastung einem Pfahle entsprechend seinem Eindringen bei den letzten Rammschlägen auferlegt werden kann (s. die betreffenden Formeln unter Pfähle). Dann sind aber auch die über dem Boden freistehenden Jochpfähle auf Knickung zu berechnen, wobei eingerammte Pfähle mit dem unteren Ende als eingespannt angesehen werden können, so daß für die Knicklänge 0,7 der Jochhöhe einzusetzen ist. Für die Pfeiler der Sprengwerksbrücken ist die eine angrenzende Oeffnung belastet, die andre unbelastet anzunehmen. Die Resultierende der schiefen Strebenkräfte gibt die auf das Joch einwirkende äußere Kraft, aus deren Richtung und Größe wieder die Beanspruchung der Jochpfähle abzuleiten ist.

Hohe Pfeiler, für deren Jochständer die einfache Länge der vorhandenen Hölzer nicht ausreicht, können auf zweierlei Art konstruiert werden. Entweder ordnet man gewöhnliche einfache Joche an, die untereinander, an den Stoßstellen der Jochständer, verbunden und dadurch gegen Ausknicken gesichert werden, oder man führt freistehende Gitterpfeiler aus, die nach Art der erlernen Gitterpfeiler die nötige Steifigkeit durch Anordnung von Gitterwerk zwischen den Jochständern erhalten. Die erste Anordnung entspricht den sogenannten Gerüstbrücken (s.d.); die Joche stehen ziemlich nahe (6–8 m), um eine Verbindung möglich zu machen, die durch horizontale Gurthölzer und in einzelnen Feldern auch durch diagonale Verstrebungen zwischen den Jochen bewirkt wird. Hölzerne Gitterpfeiler, welche die Anordnung größerer Spannweiten voraussetzen, sind nur in einigen wenigen Fällen zur Anwendung gekommen (alte Brücke über[88] den Msta auf der Moskau-Petersburger Bahn). Heute wird man kaum daran denken, größere Viadukte im Charakter definitiver Bauten ganz aus Holz zu konstruieren; es wird sich sonach nur um hölzerne Provisorien handeln, für welche die Form der Gerüstbrücken die zweckmäßigste ist.

Literatur: [1] Handbuch der Ing.-Wissensch., Bd. 2, Brückenbau, 1. Abt., 4. Kap., Hölzerne Brücken, bearbeitet von Heinzerling, Leipzig 1886. – [2] Winkler, E., Vorträge über Brückenbau; Hölzerne Pfeiler (als Manuskript gedruckt), Wien 1872. – [3] Ritter, W., Der Brückenbau in den Vereinigten Staaten Amerikas, Bern 1894.

c) Eiserne Pfeiler gelangen bei Brücken an Stelle von Steinpfeilern dort zur Ausführung, wo es sich, wie besonders bei Stadtbahnbrücken, entweder um geringere Einschränkung der Oeffnungsweiten, um raschere und billigere Ausführung oder bei hohen Pfeilern um geringere Belastung des Baugrundes handelt Niedere Pfeiler werden als Säulen oder Röhren, hohe Pfeiler als Fachwerke konstruiert.

Die Säulenpfeiler kommen vornehmlich bei der Ueberbrückung breiter, frequenter Straßen durch Hochbahnen zur Anwendung. Sie bestehen aus einzelnen oder einer Reihe von Stützen, die früher ausschließlich aus Gußeisen in Form hohl gegossener zylindrischer oder schwach verjüngter Säulen ausgeführt wurden, jetzt aber häufig auch aus Schmiedeeisen gebaut werden, und zwar mit aus Quadranteisen gebildetem röhrenförmigem oder sonst aus anderm Walzeisen zusammengesetztem Querschnitt. Die älteren Ausführungen zeigen ferner durchwegs flach aufgesetzte bezw. mit dem Unterbau verankerte Säulen, während in neuerer Zeit deren Ausbildung zu Scharniersäulen, unter Anwendung sphärischer Lager, die übliche ist und den Vorteil bietet, daß die Säule stets zentrisch belastet wird und auf sie durch den Ueberbau keine Biegungsmomente übertragen werden.

Röhrenpfeiler aus zwei, höchstens drei zumeist mittels Luftdruckgründung versenkter, untereinander gekuppelter Röhren bestehend, haben für Strombrücken dort Anwendung gefunden, wo Eisgänge nicht besonders gefährlich werden konnten und eine Kostenersparnis gegenüber Steinpfeilern angestrebt wurde. Sie sind zuerst in England (1849 bei der Themsebrücke bei Windsor) ausgeführt worden, und die zumeist 2–3 m weiten Rohre bestehen aus gußeisernen, mittels innen liegender Flanschen verschraubten Trommeln, die nach erfolgter Versenkung wenigstens bis auf Hochwasserhöhe mit Beton ausgefüllt wurden. Derartige Pfeiler erhielten die Ebrobrücke der Pampelona–Saragossa-Bahn, die Seinebrücke bei Argenteuil, die Allièrebrücken bei St. Germain und bei Moulins, die Theißbrücke bei Szegedin, die Garonnebrücke bei Bordeaux, die Niemenbrücke bei Kowno u.a. Später hat man in einigen Fällen (Brücke über den Guadalquivir der Cordoba–Sevilla-Bahn) die Röhren auch aus Schmiedeeisen hergestellt und dadurch jedenfalls widerstandsfähigere Bauwerke geschaffen. Im allgemeinen wird jetzt diese Pfeilerkonstruktion nur noch seiten angewendet; ein neueres Beispiel ist die neue Taybrücke, deren Pfeiler über Hochwasser aus achteckigen aus Blechen und Formeisen zusammengesetzten, oben bogenförmig verbundenen Röhren bestehen.

Eine weitere Gruppe der eisernen Pfeiler kann man als Piloten- oder Jochpfeiler bezeichnen. Sie bestehen aus in den Boden eingeschraubten gußeisernen oder eingerammten schmiedeeisernen Pfählen, die ganz nach Art der Pfähle eines Holzjoches reihenförmig angeordnet und untereinander durch Kreuzverstrebung verbunden sind [8]. Für leichte Brücken kleinerer Spannweite, geringe Wassertiefen und leichten Boden erweist sich die Anordnung eingeschraubter oder gerammter schmiedeeiserner Joche aus -Pfählen nicht unzweckmäßig, jedenfalls hat sie den Vorteil der Billigkeit.

Höhere Pfeiler, wie sie bei Talbrücken vorkommen, werden bei Ausführung in Eisen als auf einem gemauerten Unterbau aufgesetzte Fachwerke konstruiert. Je nach ihrer Anordnung lassen sich Turm- oder Gitter-, Pendel- und Gerüstpfeiler unterscheiden.

Die eisernen Turmpfeiler haben ihre Vorläufer an den ganz aus Gußeisen aufgeführten Pfeilern (Pylonen) mehrerer Kettenbrücken, so der Maasbrücke bei Seraing u.a. Die ersten turmartigen, aus verdrehten Ständern gebildeten Pfeiler wurden von Liddle und Gordon beim Crumlinviadukte 1853 zur Ausführung gebracht. In den folgenden Jahren kamen durch Nördling im Zuge der Orleansbahn eine Anzahl großer Viadukte, sämtlich mit eisernen Gitterpfeilern, zur Erbauung. Die Pfeiler dieser französischen Viadukte haben Pyramiden- oder Obeliskform und bestehen aus gußeisernen röhrenförmigen Ständern, die durch horizontale Riegel und Diagonalkreuze aus Schmiedeeisen miteinander verbunden sind. Bei den zuerst erbauten Viadukten (über die Cère und Creuse) enthalten die Pfeiler sechs und acht solche Ständer, bei den später erbauten Viadukten (Bouble, Sioule, Bellon, Neuvial) sind die Pfeiler nur aus vier Ständern zusammengesetzt. Nach diesen französischen Mustern wurden Ende der sechziger und Anfang der siebziger Jahre auch anderwärts eiserne Gitterpfeiler zur Ausführung gebracht, so in Spanien, Italien, in Oesterreich beim Iglawa- und Weißenbachviadukt. Auch in Amerika war der eiserne Pfeilerbau aufgegriffen und übereinstimmend mit der amerikanischen Konstruktionsweise ausgebildet worden. Schon die ersten Ausführungen zeigen jedoch gegenüber den europäischen Beispielen eine wesentliche und wichtige Neuerung, nämlich den gänzlichen Ausschluß des Gußeisens, indem auch für die Ständer nur Schmiedeeisen zur Verwendung gelangte. Anfänglich wurde hierfür die Röhrenform beibehalten und dieselbe aus Quadrant- oder Sextanteisen gebildet. Später, so bei dem 1877 erbauten Kentucky-River-Viadukt und bei zahlreichen andern Viadukten mit Eisenpfeilern, wählte man für die Ständer eine aus Winkeleisen und Blechen gebildete Kastenform. Seit dem Ende der siebziger Jahre sind auch die in Europa erbauten eisernen Viaduktpfeiler ganz aus Schmiedeeisen errichtet worden, und hierfür sprachen in erster Linie dieselben Gründe, welche auch bei den Brückenüberbauten zum gänzlichen Ausschluß des Gußeisens geführt hatten. Beispiele dieser neueren Ausführungen sind in Deutschland der Viadukt bei Angelrode auf der Linie Arnstadt-Ilmenau und der Niddaviadukt zu[89] Assenheim, in Frankreich der Viadukt über die Siagne, in der Schweiz die 1875/77 erbauten Viadukte der Schweizerischen Nordostbahn, und zwar der Thurviadukt bei Ossingen, die Rheinbrücke bei Stein, der Reußviadukt bei Mellingen und die Guggilochbrücke der Toggenburger Bahn. In Oesterreich wurden 1892 an dem Iglawaviadukt der Oesterreichisch-ungarischen Staatsbahn die ursprünglich mit Gußeisenständern ausgeführten Gitterpfeiler durch ganz aus Schmiedeeisen hergestellte Pfeiler ersetzt (Fig. 11). Eines der höchsten Bauwerke dieser Art ist der schon obenerwähnte Kentuckyviadukt der Cincinnatisüdbahn mit eisernen Turmpfeilern von 52,9 m Höhe auf 20 m hohen Steinsockeln; er wird aber an Höhe noch übertroffen von dem Mallecoviadukt in Chile mit eisernen Turmpfeilern von 43,7–75,7 m Höhe. In Verbindung mit Bogenträgern sind eiserne Gitterpfeiler bei der Dourobrücke bei Oporto, beim Garabitviadukt und beim Wupperviadukt zur Anwendung gekommen, in der Art, daß hier der Ueberbau einer großen Mittelöffnung mittels eiserner Gitterpfeiler auf einen diese Oeffnung überspannenden Fachwerksbogen gestützt ist. – Die vier Eckständer der Turmpfeiler werden nach außen geneigt, so daß die Form einer abgestutzten Pyramide oder eines Obelisken entsteht. Gewöhnlich ist die Neigung senkrecht zur Brückenachse größer als nach der Längsachse und wird die Basisbreite nach Möglichkeit so groß gewählt, daß auf den Pfeilersockel keine oder nur geringe Zugkräfte durch die Verankerung der Ständer übertragen werden.

Die Gerüstpfeiler sind eine besondere Ausbildung der Turmpfeiler, welche insbesondere in Amerika, in neuerer Zeit aber auch bei uns Anwendung gefunden hat. Die vier einen Pfeiler zusammensetzenden Ständer stehen in zwei parallelen lotrechten und zur Brückenlängsachse senkrechten Ebenen und sind untereinander wieder durch Horizontalriegel und Diagonalkreuze verbunden. Quer zur Brückenachse sind die Ständer geneigt, dagegen unterscheiden sich die Gerüstpfeiler von den obeliskartigen Turmpfeilern dadurch, daß sie in der Richtung der Brückenlängsachse breiter sind, nach oben keine Verjüngung haben, daher den Ueberbau nicht bloß in einem Punkte stützen, sondern einer überspannenden Tragkonstruktion bedürfen. Die Ständer des Pfeilers sind ferner nicht wie dort auf einen zusammenhängenden Sockel gestellt, sondern auf getrennte Mauerkörper, wobei sie bei abfallendem Terrain auch verschieden hoch sein können. Die Spannweiten[90] werden bei Anordnung von Gerüstpfeilern, dem leichteren Pfeilerbau entsprechend, verhältnismäßig klein gewählt. In großer Zahl sind solche eiserne Gerüstbrücken (trestleworks) in Amerika zur Ausführung gekommen (Fig. 12); eines der bedeutendsten Bauwerke dieser Art ist der Peccos-River-Viadukt auf der Southern Pacificeisenbahn mit Feldern von 11–20 m Spannweite und mit Gerüstpfeilern bis zu 100 m Höhe; ferner der Viadukt über den Loafluß in der schmalspurigen bolivischen Andenbahn mit Gerüstpfeilern von 9,75 m Breite und Zwischenfeldern von 24,4 m Spannweite bei einer größten Höhe von 102 m. In Deutschland bestehen Gerüstpfeilerviadukte bei Mittweida (größte Pfeilerhöhe 30,6 m, Spannweite der Zwischenfelder 25 m) und auf der sächsischen Schmalspurbahn Saupersdorf–Wölzschhaus; auch gelangten Gerüstpfeiler bei der Uebersetzung des Wuppertales bei Müngsten zur Ausführung.

Die dritte Konstruktionsform der eisernen Fachwerkspfeiler, die Wand- oder Pendelpfeiler, besteht bloß aus einer Reihe, meist nur zwei, in einer lotrechten und zur Brückenachse senkrechten Ebene stehenden Stützen, die untereinander wieder durch eine Ausfachung verbunden sind. Um eine ungünstige Beanspruchung durch in der Brückenlängsachse wirkende Kräfte zu verhindern, müssen die Ständer gelenkförmig gelagert werden, und zwar entweder auf ein zylindrisches Kipplager, dessen Achse senkrecht zur Brückenachse steht, oder auf ein Kugellager. Natürlich ist auch die Auflagerung der Träger auf den Pfeilern mit Kipplagern durchzuführen. Auf den norwegischen Staatsbahnen bestehen mehrere derartige Bauwerke, so der Viadukt über das Solbergtal bei Thomter (Fig. 13), der Lysedal-, Barug- und Haabölviadukt. Auch in Sachsen sind in letzter Zeit mehrere Viadukte mit Pendelpfeilern auf den neuen Staatsbahnlinien zur Ausführung gekommen; der bedeutendste darunter ist der Viadukt über das Oschützbachtal mit 20 m hohen Pendelpfeilern.

Die Pfeiler werden durch die lotrechten Drücke des aufgelagerten Ueberbaues, dann aber auch von Horizontalkräften beansprucht, welche im allgemeinen sowohl senkrecht zur Brückenachse als auch in Richtung derselben wirken. Die quer zur Brückenachse gerichteten Kräfte werden durch den Winddruck auf den Ueberbau und die auf der Brücke befindlichen Fahrzeuge sowie auch auf die Ansichtsfläche des Pfeilers, weiters aber auch bei Eisenbahnbrücken durch die Seitenschwankungen der Fahrzeuge hervorgerufen. Der Winddruck wird bei belasteter Brücke mit 150–170 kg pro Quadratmeter Anprallfläche eingeführt und zur Berücksichtigung der Seitenschwankungen an jeder Lokomotivachse eine Horizontalkraft von etwa einem Siebtel des Adhäsionsgewichtes angenommen. Diese Kräfte setzen sich in eine an der Pfeilerkrone angreifende Horizontalkraft und in ein Paar in den Auflagern des Ueberbaues wirkender Vertikalkräfte um. Nach der Längsachse der Brücke übertragen sich auf den Pfeiler der Zugswiderstand, insbesondere aber Kräfte, die bei einem etwaigen Bremsen der Fahrzeuge auftreten, sowie der Widerstand, der sich einer Dilatation des Ueberbaues in den Auflagern entgegenstellt. Dagegen sind die auf die Stirnfläche des Zuges und der Tragkonstruktion sowie die Seitenfläche der Pfeiler geäußerten Winddrücke meist geringfügig. Aber auch die von der Zugsbewegung und der Temperaturwirkung herrührenden Längskräfte sind in ihrer Größe durch den Bewegungswiderstand der Auflager des Ueberbaues begrenzt. Bei Anwendung von beweglichen Lagern sind sonach von den Pfeilern nur kleine Längskräfte aufzunehmen, Pendelpfeiler werden von solchen Kräften gar nicht beansprucht, dagegen sind bei jenen Pfeilern, auf welche der Ueberbau festgelagert ist, die obenerwähnten Längskräfte wohl zu berücksichtigen. Für die Ermittlung der in dem Pfeilerfachwerk auftretenden Spannungen sind die Turm- und Gerüstpfeiler als räumliche Fachwerke zu behandeln. Da aber bei statischer Unbestimmtheit die Untersuchung sehr schwierig und umständlich wird, so behilft man sich meist mit einer Näherungsberechnung und führt die Bestimmung der Spannungen für die ebenen Projektionen des Pfeilerfachwerks nach der Quer- und Längsachse der Brücke durch [6]. Durch die Steifheit der durchgehenden Ständer entstehen überdies sekundäre Spannungen. Untersuchungen hierüber in [7]. Das Gewicht eines eisernen Turmpfeilers kann gleich g l h gesetzt werden, wenn l die mittlere Spannweite der beiden vom Pfeiler getragenen Brückenfelder und h die Pfeilerhöhe bezeichnet. Die Größe g ist sonach das Pfeilergewicht pro 1 qm der vom Pfeiler getragenen Aufrißfläche des Viaduktes. Im Mittel ist nach den ausgeführten eingleisigen Viadukten für Schmiedeeisenpfeiler g = 45 kg zu setzen, wogegen die älteren gußeisernen Turmpfeiler ein mittleres Gewicht von g = 70 kg aufweisen. Das gesamte Eisengewicht von Gerüstpfeilerviadukten kann durchschnittlich mit g = 30 + 1000 : h – 1000 : L pro Quadratmeter angesetzt werden, wenn h die mittlere Höhe, L die Gesamtlänge in Metern bezeichnet. Eingehendere Untersuchungen hierüber in [10].

Literatur: [1] Nördling, Mémoire sur les piles en charpente métallique des grands viaducs, Paris 1864. – [2] Winkler, E., Vorträge über Brückenbau (eiserne Pfeiler), Wien 1872. – [3] Heinzerling, Brücken der Gegenwart, 1. Abt., Heft 6 (eiserne Viadukte), Leipzig 1887. – [4] Handbuch der Ingenieurwiss., Bd. 2, 5. Abt., Kap. 15, Leipzig 1889 (mit Literaturnachweis). – [5] Roll, Encyklopädie des Eisenbahnwesens, Artikel Viadukte, Wien 1895. – [6] Winkler, E., Theorie der Gitterpfeiler, Wien 1872. – [7] Allievi, L., Inneres Gleichgewicht der Pfeiler aus Metallkonstruktion, deutsch von R. Totz, Wien 1888. – [8] Schön, Ueber Schraubenpfahlbauten, Zeitschr. d. Oesterr. Ingen. u. Arch.-Ver., 1888. – [9] Preßler u. Krüger, Der eiserne Pendelpfeilerviadukt bei Weida, Civil-Ing. 1887. – [10] Engesser, Ueber das Eigengewicht schmiedeeiserner Brückenpfeiler, Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1894, S. 319.

Melan.

Fig. 1.

Fig. 2., Fig. 2a., Fig. 2b.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8.

Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.

Fig. 12.

Fig. 13.