Bachelorarbeiten Bauingenieurwesen 2011

Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Zürcher Fachhochschule

Architektur, Gestaltung und Bauingenieurwesen

Anna Hug

Dozent: D. Bürgi

Experte: R. Herrmanns

Hintergründe • 310'000m 3 sehr heterogene Siedlungs- und Industrieabfälle (10o/o)

• Ablagerung 1950 - 1976 • Deponie ohne Abdichtung: Abfall liegt direkt auf dem Boden und wird nur von Humus überdeckt

• ursprüngliches Meliorationsgebiet, noch immer durchsetzt von Drainagerohren, die direkt in die Vorfluter führen

•gefährdete Schutzgüter: Grundwasser und Oberflächengewässer

• Schadstoffe: Vinylchlorid, Ammonium, Benzo(a)pyren, PCB, Benzol und Schwermetalle

Fazit

Fach: Umwelttechnik

Wasserhaushalt der Deponie ''Stadtmist'' in Solothurn

Grundriss

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et, ,_ O'I C C ':;) ,_ c:0 Spitelfe ld

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obe r r Eins hlag

Legende e Entwässerungsgrtlben

e Melioratio nsd rai nage

e Bachwasser

-

e Beschriftu ngen/Planhin tergr und

Längsschnitt Spitelfeld

E

Querschnitt Tiefe ab OK Terrain [m]

5.0

Geologie

Verlandungsseclimente 2.0m

fluviatile Sande, Grundwasserleiter

·~yst~m sta~k abhängig vom k-Wert des Untergrundes (s. Abb.) • Jahrl1cher S1ckerwasseranfall der Deponie: ca. 75'00Qm3 HELP • Keiner der Entwässerungsprozesse vernachlässigbar • lokal sehr unterschiedliche Verhältnisse

45

o i---------____; 0.0000001 0.000001

kf-Wert [cm/s]

0.00001

• Hydrologie Evaluation of Landfill Performance

• Computerprogramm zur Modellierung des Wasserhaushaltes

von Deponien in Abhängigkeit von Klima und Bodenverhältnissen

• Umsetzung des hydrologischen & hydraulischen Modells in Zahlen

• Variation unsicherer Eingabedaten •Verifzierung der Computerresultate mit einfachen Handrechnungen und Messwerten

vergangener Untersuchungen

Piezometer Grundwasse ca. 426.2 m.ü.M.

Studiengang Bauingenieurwesen

Bachelorarbeit 2011



Hydrologisches Modell

_._, Sickerung ins Grundwasser ' _L. .

c..+----,~r-. Meliorationsdrainage _ ' 1 - '

Wasserhaushaltsgleichung der Deponie ''Stadtmist'':

Niederschlag = Evapotranspiration + Oberflächenabfluss+ Hang~asseraustritte + Abfluss Meliorationsdrainage + Sickerung ins Grundwasser+ Speicheränderung im Stauwasser

Hydraulisches Modell • Bild 1 :Theoretischer Gleichgewichtszustand nach unendlich langer Zeit: Stauwasserspiegel auf Höhe des gespannten Grundwasserspiegels

• Bild 2: Niederschlag, anschliessend einsetzen des Abflusses (Hangwasser, Meliorationsdrainage und Sickerung ins Grundwasser)

• Bild 3: Aussetzen des Hangwasserabflusses

• Bild 4: Aussetzen des Meliorationsdrainagenabflusses; hydraulischer Normalzustand der Deponie

Besnik lsmaili

Dozent: R. Schlaginhaufen

Experte: R. Heim

Ausgangssituation

Fach: Konstruktiver Ingenieurbau

••

Neubau SBB-Uberführung Laubgasse Frauenfeld I TG

Neue Überführung


Bachelorarbeit 2011

Demnächst soll ein Agglomerationsradweg von lslikon über Frauenfeld nach Fel- Geometrie Details Entwässerung



ben-Wellhausen entstehen. Dieser Radweg wird sich parallel zur Bahn auf der Die neue Überführung wird als Rahmenkonstruktion erstellt. Der Rahmenriegel Das anfallende Regenwasser auf der Brückenoberfläche wird durch 2°/o LängsSüdseite der Geleise befinden . Anpassungen an die Landschaft sowie auch an besteht aus einer Platte mit zwei Überzügen. gefälle von der Brückenmitte zu den Schlammsammlern der bestehenden Stras-den bestehenden Überführungen sind gefordert. Die projektierte Überführung muss hinsichtlich der lichten Breite sowie der lichten sen geführt. Die betrachtete Überführung ist die SBB Überführung an der Laubgasse. Höhe im Vergleich zur alten Brücke vergrössert werden. Dies ist nötig, um den Die Belagsentwässerung erfolgt durch 12 einzelne Elemente. Jedes Element kann Die Laubgasse ist eine Nord-Südverbindung in der Stadt Frauenfeld und führt Radweg unter der Brücke durchführen zu können. Zusätzlich müssen die seit dem eine Fläche von max. 25m2 entwässern. über die stark befahrene SBB-Linie Oberwinterthur-Frauenfeld. Bau der bestehenden Brucke gestiegenen SBB-Sicherheitsabstände eingehalten

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Geplanter Agglomerationsradweg

Bestehende Überführung

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0 Standort Überführung

Die bestehende Stahlbrücke überspannt 10.60m und ist 8m breit. Sie ist eine Nord-Süd-Verbindung der zwei Quartiere Kurtzdorf und Ergarten. Die Strassenbreite der Brücke wurde für den Fall konzipiert, dass sich zwei PKWs und ein/e Fussgänger/in kreuzen können.

nach Quartier Kurzdorf nach Quar1ier Ergate

410.46

409.66

408.56

1

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/ I Situation bestehende Brücke

1

0 ~ ~ 400 50

2.35 2.35

3.50 3.60 3.50

10.60

Längsschnitt (senkrecht zu den G/eisaxen)

Hauptabmessungen: Länge: 10.60m (senkrecht zu den Gleisaxen) Breite: 8.00 m

Höhe: 5.30 m (ab OK Gleischschiene)

werden. --,," / ~ \ I

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Ra:!Neg

Grundriss ra:h :JuartierEr,ata mch Ouanier Kurzdorf

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Ubercug Ubcrzug

- - Bebgoenlwtooerung

SthJl?1sdl

+-so,~ 1.n,--+------7.JJ•------+- .o-+---2.05 Schutzdach

+----------12.40--------~

Querschnitt A-A nach Quarlier Kurzdorf nach Ouar1ier [rgate

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Radweg

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+-----------20.70---------~

Längsschnitt B-B

Hauptabmessungen: Länge: 19.30m (senkrecht zu den Gleisaxen) Breite: 12.40m

Höhe: 6.20m (ab OK Gleischschiene)

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Aufteilung der Bekgsentwässerungsflache

Detail Schutzdach

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Radweg

Situation Schutzdach

Visualisierung Westansicht (:-.] nach Quartier Kurzdori

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Ahrlir.hrung

1

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+100+ R1m,1ki.is8-16 ~

Schc1lungseinlc1.qe

Schnitt Belagsentwässerungselement

Schnitt Schutzdach

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nach Quartier Ergate ::::i>

\ \ 1 \ \ \ \ 1 1 \ \ \ \ \ \ \ \ \ 1 \

Carmen Meienhofer Fach: Massivbau


Experte: R. Heim Neubau Murgbrücke Aumühle bei Frauenfeld

Ausgangslage

Die Kantonsstrasse K18 führt von ausserhalb Frauenfeld (TG) über den Weiler Aumühle nach Häuselen. Eingangs des Weilers Aumühle wird die Murg auf einer 84-jährigen, dreifeldrigen Brücke überquert. Die Brücke genügt den heutigen und zukünftigen Anforderungen nicht mehr und ist in den nächsten Jahren zu ersetzen.

Technische Daten Objekt Standort Statisches System Achslänge Breite Beton Baustahl Bewehrung Bauzeit

Murgbrücke Aumühle Aumühle bei Frauenfeld Rahmenbrücke 40 m 12.4 m 875 m3 (C 30/37) 111 Tonnen (B500B) schlaff ca.1 Jahr

Kosten Total j

Bewehrungsdispositionen

ca. 2.2 Mio Fr.

Variantenstudium Lininenführung

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Visualisierung Murgbrücke

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Anhand der Kriterien Bauablauf, Verkehrsführung, Baustellenzufahrt, Landerwerb, Bauzeit und Kosten ging die links abgebildete Variante als Siegerin hervor. Die neue Murgbrücke wird auf der Unterwasserseite der bestehenden Brücke neu gebaut, so ist der Verkehrsfluss während der Bauzeit gewährleistet.

I

I I


Bachelorarbeit 2011



Variantenstudium Tragkonstruktion statisches System

i ' '

Aus dem Variantenstudium ging die Variante „Rahmenbrücke mit Vollplattenquerschnitt" als Siegerin hervor. Der Durchflussquerschnitt der Murg wird durch eine Rahmenkonstruktion nicht negativ beeinflusst. Zudem werden keine wartungsintenisve Fahrbahnübergänge benötigt und das System ist deshalb unterhaltsfreundlich.

Details Belagsaufbau

Gussasphaltschicht 25 mm ~ Deckschicht AC 11 40 mm

Randabschluss ~ Tragschicht ACT 22 90 mm

Fugenmasse 2 cm breit -

3r. Stürkörper , Gussasphaltschicht 75 mm

/ Fugenmasse 2 cm breit

Abdichtung PBD 5 mm

/ 1 1 II 1

1 1 1 1· 1 1

\ II 1 1

1 l 1 ' ' -

1 ' 1

1

1 1 1

3o/o -

~-- KlebeankE --_______ [ _

1

Brückenübergang Decksch icht AC 11 40 m.m

Tragsct1icht ACT 22 90 mm

Gussas phalt 25 rnrn

Abd ichtu ng PB D 5 mm

Bewehrungsdisposition Feldmitte Bewehrungsdisposition Beginn Voute Bewehrungsdisposition Rahmenecke Bewehrungsdisposition Konsolkopf

l 0 16/18, a = 150 mm

0 30, a = 100 mm

Grundriss

1 ' . / / ' !

"

, , a = mm 21 26/3D, a = 100 mm .

01 4/16. a=1 50 mm

[ f,a,e11\e lc '

0 34'40 100

~ 16/18 , a = 100 mm

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ca_ 1 Vibrierlücken pro m

r22126 aa:Q~~~ • .

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:::i 16, a = 100 mm

Längsschni tt Brückenachse

±0.0C·

< Decksch ichten -1.8U .';"" -_2_.so Schwe mm material ~

-

,.so .· · Molasse Grundwassersp iegel

~--~

-5.50 • ~ -1 1

11 Fels

1' 1'

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0 18/20 a = 100 mm ,

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. - 1 · . L

. . . . j . . . 016/18 , a = 100 mm

(. . . . . . . ). . . . . . - 0 1ö/18 , a = 100 mm • . .

0 12, a - 300 mm 4 schnittig

0 16118, a = 100 mm

J·lä.Jselen

+4 ,1L. 5

- - - - 1?5

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1

„ Lagen 0 34140 a = 1 00 0 14. a = 300 mm 4 sGl1nittig

026/30 , a - 100mm

Eine V1bnerlüc <e pro m

. . . . . . . . . . . . . . . ---- -- -. . . . - - ----· . . . . . . . . . . . - ----- - -- - - - --- --- - - - ---. . . . . . . . . . . - - - ---- - - -

-- -- ~ 1++- ------" -116 , a = 100 mm

• ·- 1---~ 0 22126, a = 100mm .

1 5 '!o +4'>nA8 '5%

18.0 0

/ /J . , 4 0 16

. Verteileisen 0 10, a = 200 mm --

. Klebeanker

( .. Bügel 0 10, a = 200 mm r

. ' ~nschluss bewehrung an die Brücken platt mit COMAX

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4 0 16

rrauenfelci

\ ' ~ 1\,', -1-\ III ·1- 1-

1· .CO

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bitum inoser Anstri ch

Dom Stah l Feuerver inkt

Magerbeton

Tragsch icht

Erstel lt mit eini;r Studernen~erslon von Altplan gesch losse nzell iger geschäumter Kunss toff Fundal ionssch ich l

L_ ______ __t- - 50 --

Querschnitt Brückenmitte

Gehweg Ve'cweg Häuselen Frauenfeld Gehweg 1/eloweg +---- 22,J----+---- ,oa --~--- s oo------+-- 220-----, , , , ,

LKW - LKW LKW - LKVV

3%

5% ' 3%

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r---4) - -C-- • •

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Christian Pauli

Dozent: J. Dieti ker

Experte: A.Roduner

Fragestellung l Modellierung

Verflechfungsstta:kan slRd Engpässe im stark ausgelasteten $0hWeizer1$0hen strassemnetz und im Gegermau zu anderen Gebletem im VerkehJBWesem werrti;er erforsctitt sowie in wi ftllm:en Arbeiten und Normen nur am Rande festgehalten worden. Es exi&timt smntt bisher keine sdlweizen$dla Norm und nwr eine beschränkte Anzahl Literatur zum Fachgebiet. DesheJb ist es vor allem im der sehwelz dmngend nötig* diese Umsttnde baJdmöglidts! zu beseitigen. Als Kern der BachelartheSis wmd.en deshalb mJt dem Programm VISStM Verflechtumgsstreaken in mhlreidhen varianten sbmJlierti um die Kapazitäten raögficl1&t genau bestimmen z:111 k6mnem. ZUUtzltcfi wurde der Abschnitt über Veriledrtungen im HOM 201 o anatysiert und die Mettmde zur Bemchnung der Kapazttltsgrenze dokumentiert. Die felgenden Abblldungetl zelgem wie die Vlrtab-len defi.nim1 und die \lerflecJJüungen 111 VISSIM madeßiert wurden.

A ...... ___ ,. __ ............ ---------------+ --................. ...

------ - --- - - -- - -- - - - -- - -0

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vtl9tM~od-.l l

Die VISS1M-Parameter wurden 11'!1 Zuummenart>eit mil mehreren Akteuren aus der Praxis eingestellt Anhafifd wn qualitativen l:ieDba.elfttungen der Simulatiomen sowie dem Exportieren von Daten aus di-versen Messquerschnitten komnten nadl mtems.irver Auswenung zahlreiche Resultate grafisch sowie nwmertsch darg,e$lellt wettJen, damit sie alt Bemes-suqshilfen für Verflechtungsstrecken veJWendet werden können.

Fach: Verkehrswesen

Verflechtungsstrecken auf Autobahnen

Resultate I Erkenntnisse

Kapazitätsgrenzen

~

::!:., 5300 +---+------+-----c ~+--~-... LL 0 5200 +---t----

~ 510 0 +----------t-----c f-+------t-------t-co ,t 5000 -t----------, --+-----+------t--

4 9 0 0 +------< '------+-----+-- ---+----+---------

4800 +------t---+---+----i-------

500 700 900 1100 1300

C [Fz/h]

Totale Verkehrsstärke als Funktion von C

• lOOkm/ h

• 80kn1/ h

Es zeigte sich, dass Verflechtungen bei 80 km/h stabiler sind, als bei 100 km/h.

Geschwindigkeitsverteilungen

2

Messquerschnitte (MQ1, MQ2)

Mit Messquerschnitten wurden Daten aus mehreren Simulationen von 60 Minuten exportiert, um die Entwicklung der durchschnittlichen Geschwindigkeiten analysieren und daraus Aussagen über Pulkbildungshäufigkeiten machen zu können.

70

60

50 ~

.,:; 40 -E

..:< ~

c 30 • IVIQ 1 :,.

20 • ll/10 2

10

0

0 20 40 60 80

t [min]

Durchschnittliche Geschwindigkeiten (C=1200)

Der Verkehr ist bei einem C von 1200 Fz/h instabil und führt zum Kollaps des Systems (Stau).

100 90 80 70

~

.,:; 60 -E 50 ..:< ~

40 • MQ l • :,. 30 • lv1Q 2 20 10

0

0 2.0 40 60 80

t [min]

Durchschnittliche Geschwindigkeiten (C=700)

Der Verkehr ist 500 Fz/h unter der Leistungsfähigkeit stabil und die Pulkbildung vernachlässigbar. Es wurde postuliert, dass dieser Verkehrszustand auch in Tunnels genügend Sicherheit bietet und somit anzustreben ist.

Längeneinfluss von Verflechtungen

Der Einfluss der Länge konnte mit VISSIM genau bestimmt werden.

1400

1200

1000 ~

.,:; 800 ..... .. u.

600 ~

u V= -0.0013x2 + 2.522lx -22 .173

400

200

0

0 200 400 600 800 1000 1200

Länge [m]

Leistungsfähigkeit als Funtion der Länge

Der Einfluss ist parabelförmig. Ab einer Länge von 1000 m ist mit keinem Kapazitätszuwachs mehr zu rechnen. Es ist deshalb auch nicht wirtschaftlich, diese Länge zu überschreiten.

Zusätzlich konnte ein linear approximierter Kapazitätsmodifikator hergeleitet werden, mit dem man effizient die Kapazität von Verflechtungen für verschiedene Längen berechnen kann.

Verkehrsaufteilung auf der Stammachse

Es wurde untersucht, wie sich der Verkehr unmittelbar vor Verflechtungsbeginn auf der rechten Spur bei verschiedenen Szenarien prozentual aufteilt.




Bachelorarbeit 2011

Belastungen L=200m Belastungen L=lOOOm

B=800,C=200 50.5

8=800, C=O 50.9 A+B=3800

8=400, C=SOO 47.0 8=400, C=1400 48.3

B=400,C=300 48.6

8=800, C=600 51.1

A+B=2800 8=800, C=400 56.8 8=800,C=1500 56.2

B=400,C=1000 50.6

8=400, C=800 53.4

Aufteilung des Verkehrs auf der Stammachse [0/o]

Bemessungsformeln

Folgende Formeln wurden empirisch postuliert. Sie gelten für alle dreispurigen Verflechtungen gemäss Systemskizze. C+DS2200

A+BS4000

B+DS2200

A+CS4000

Für Verflechtungen von 300 m Länge gelten zudem diese Bedingungen.

Eine Verflechtung ist in jedem Fall stabil, wenn: C+DS-0.488*(A+B)+2811

Eine Verflechtung ist in jedem Fall überlastet, wenn folgende Bedingung nicht erfüllt wird: C+DS-0.351*(A+B)+3105

Die unteren Grafiken zeigen die Leistungsfähigkeit einer 300 m langen Verflechtung bei verschiedenen Belastungsszenarien.

1600 ~---------

1400 +----- ~ ----1200 +----- f----

y = ·0.6101x + 2813.1

- 1000 .s:; ...... N 800 ... ~

u 600

400 y = ·0.5298x + 2074.4

200

0

0 1000 2000 3000 4000

A(Fz/h)

Kapazitätsverlauf für 0=500

1400

1200 y = -0.4554x + 2151.8

1000

-.s:; 800 -.... N u. ~ 600 u

400 V= ·0.378x + 1351.2

200

0

0 1000 2000 3000 4000

A[Fz/ h]


-- B=400

--- B=800

- Linear (B=400)

-Lin ear (B=800)

-- B=400

--- B=800

- Linear (B=400)

-Lin ear (B=800)

700

600

500

-,E_ 400 N ... ~ 300

200

100

0

y = -0.0655x + 201.19

0 1000 2000

A [Fz/ h]


HCM 2010

y = ·0.3512x + 1431

-- B=400

--- 8=800

- Linear [8=400}

- Linear (8=800}

3000 4000

Das Highway Capacity Manual 2010 enthält eine Formel zur Berechnung der Kapazität von Verflechtungen analog zur Systemskizze. Die Resultate sind dabei ungefähr kongruent mit den VISSIM-Simulationen und korrelieren.

Die Kapazität einer einzelnen Spur beträgt jeweils:

k=q-[438.2*(1 + VR) A1 .6]+[0.0765*LJ+[119.8*NWLJ

Mit: q=2000Fz/h

VR=(B+C)/(A+B+C+D)

NWL=2

Die Länge der Verflechtung L muss dabei in Fuss eingegeben werden.

Die Kapazität der gesamten Verflechtung berechnet sich nachher aus dem Produkt von k und der Anzahl Spuren der Verflechtung.

Weitere Erkenntnisse

Eine Tabelle mitfürVerflechtungen angepassten Qualitätsstufen gemäss SN 640 018a ist erarbeitet worden. Die verschiedenen Auslastungssgrade wurden verglichen und zusammengefasst. Für Tunnels wird Qualitätsstufe C vorgeschlagen.

Weiter wurde überprüft, ob sich das Vorgehen nach SN 640 019 auch für Verflechtungen eignet. Es konnte verifiziert werden, dass auch mit diesem Verfahren plausible Werte erreicht werden.

Abschliessend sind Lücken aufgezählt worden, die noch vorhanden sind und somit in weiteren Forschungsarbeiten zu schliessen

.. waren.

Christoph Müller


Experte: R. Heim

Ausgangslage Die Laubgasse überquert westlich von Frauenfeld die SBBLinie 840, Frauenfeld - Oberwinterthur. Die bestehende Brückenkonstruktion besteht aus einem Stahl-Beton-Verbundbau und stammt aus dem Jahr 1948. Sie genügt den heutigen Anforderungen an Dichtigkeit und Nutzung von Motor-, Fuss

gänger- und Radverkehr nicht mehr.

Abbildung 1: Zustand heute

Die Brücke dient heute vor allem als Quartierzubringer und bei schlechten Verkehrsverhältnissen als Schleichweg auf die Autobahn. Die Buslinie 3 der städtischen Verkehrsbetriebe

überquert die SBB-Strecke ebenfalls über dieses Bauwerk. Während dem Bau muss die Brücke für den kompletten Verkehr gesperrt werden. Dies führt vor allem für Fussgänger, .. Radfahrer und den Offentlichen Verkehr zu Schwierigkeiten. Die untenstehende Grafik zeigt eine Möglichkeit, die Brücke

während dem Bau zu umfahren, bzw. zu umgehen. ~ ~ ~~ . '

Fussglingcr

Abbildung 2: Verkehrsführung ' - Bu~Nr. 3

Bedingungen 588 Bauten im Bereich von Bahnstrecken erfordern spezielle Bedingungen an Stabilität, Sicherheit, Abstand und Lichtraumprofil. Alle diese Anforderungen sind in der Eisenbahnverordnung des Bundesamtes für Verkehr geregelt.

Im vorliegenden Projekt musste jedoch der geforderte lichte Abstand von Schiene bis UK Brücke um einen Meter von 6.50m auf 5.50m reduziert werden. Aus dem Variantenstudium ging hervor, dass durch den geforderten Abstand von 6.50m massive Anpassungen der Strasse nötig wären. Eine Absenkung der Geleise ist nicht möglich. Die vorgeschlagenen 5.50m sind mit den Verantwortlichen der SBB abgesprochen und akzeptiert worden.

Fach: Massivbau Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

••

Neubau SBB-Uberführung Laubgasse Studiengang Bauingenieurwesen


Frauenfeld I TG

Varianten Die erschwerten Platzverhältnisse führten schnell zur Erkenntnis, dass die Brücke ein oben liegendes Tragwerk benötigt. Im Variantenstudium wurden drei Varianten auf Kosten, Wirtschaftlichkeit, Erscheinungsbild und Dauerhaftigkeit geprüft.

Variante A: ,,Einfache Platte'' Die Variante A befasst sich mit ei-ner massiven Betonplatte mit ein- -facher, nicht eingespannter Lage- ==---{; -~E-~-~~~=!~~~~·-=-"--" rung auf beiden Seiten. Die Brücke ·?. kommt ohne Brüstungen aus und '...-1-::~

ist somit wenig arbeitsintensiv im c~ Bau. Auf beiden Seiten der Brücke sind Fahrbahnübergänge nötig. Abbildung 3 VarianteA ~ ~~~ ---

Das Bauwerk wirkt durch die grosse Höhe des Tragwerks jedoch sehr wuchtig.

Variante B: ,,Rahmen mit Vouten'' Eine Optimierung einer einfachen, '-nicht eingespannten Platte bildet eine Rahmenbrücke. Durch die Ein-

spannwirkung der Rahmenstiele ~;. ___.,. ;:;~~St:::: werden die grossen Feldmomente l--,

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teilweise in die Rahmenecken um- /?-':!' , 1 , ,

gelagert. Je grösser die Steifigkeit I tr ~ ', ~ -der Ecken im Verhältnis zum Feld Abbil d.::ng

14: VarianteB

ist, um so mehr ziehen diese die Momente an. Steife Ecken führen somit zu kleinen Feldmomenten und zu einer schlankeren Brücke.

Wegen der geringen zur Verfügung stehenden Höhe sind Steifen in Form von Vouten unterhalb des Tragwerks nicht optimal. In dieser Variante sind die Vouten auf die Oberseite des Tragwerks gesetzt und dienen gleichzeitig als Brüstungen in den Eckbereichen der Rahmen

brücke.

Variante C: ,,Bogen'' Eine dritte Variante ist die Bogen-brücke. Durch das oben liegende Tragwerk kann die Höhe der Brückenplatte unterhalb der Stras- --~ senoberfläche sehr gering gehal- -ten werden. Dies bietetsich gerade "":r, in diesem_ Fall als opti~ale Lösu_ng '\<11 „ L.

an, da die Strasse 1m Vergleich Abbildung 5: Variante C

mit den Varianten A und Bam wenigsten angehoben werden muss.

Der Bogen als Primärtragwerk besteht aus Stahlprofilen, welche als Fertigelemente auf die Baustelle geliefert werden können. Das Sekundärtragwerk besteht ebenfalls aus Stahlträgern, welche mit Stahlseilen an den Bogen aufgehängt werden. Sie wirken im Verbund mit der Betonplatte. Die Betonplatte selbst wirkt als Zugband, um die grossen horizontalen Kräfte, welche aus den Umlenkkräften des Bogens stammen, aufzunehmen.

Fazit Aus der Auswertung der verschiedenen Varianten geht die Variante B „Rahmen mit Vouten" als Sieger hervor. Sie besticht vor allem durch die geringen Kosten in Bau und Unterhalt sowie die geringe Bauhöhe durch die oben liegenden Vouten. In derweiteführenden Arbeit wurde diese Variante ausgearbeitet.

Bachelorarbeit 2011

Modellbildung Das Tragwerk besteht aus einer Betonplatte mit 30cm Plattenstärke. In den Eckbereichen (negative Biegemomente) sind auf der Platte je zwei Vouten auf beiden Brückenseiten angebracht. Diese beinhalten die nötigen Bewehrungseisen zur Aufnahme der Zugkräfte. Die Höhe der Vouten beträgt 1.30m ab Plattenoberkante und sie haben eine Breite von je 60cm.

Im Unterschied zur Variante B des Variantenstudiums wurde die Lage der Vouten noch optimiert. Neu befinden sich diese an den Rändern der Fahrbahn. Diese Optimierung bringt den Vorteil, dass erstens die Fahrbahn räumlich vom Trottoir und den Radwegen getrennt ist und zweitens die Verteilung der Kräfte von den Vouten in die Platte optimaler ist.

Die Brücke wurde als hochgeklappter Rahmen im Berechnungsprogramm CEDRUS 6 von CU BUS modelliert und berechnet. Die hochgeklappten Rahmenstiele wurden mit Flächenlagern analog zum Bettungsmodul des Untergrunds versehen.

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Abbildung 6: Modelleingabe CEORUS 6 20

Abbildung 7: Modell CEORUS 6 30

Technische Daten Länge lichte Breite SBB

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Fahrbahn Trottoir Trottoir mit Radwea Vouten

Konstruktionsstärken Brückenolatte Vouten Breite Vouten Höhe Vouten Länae Widerlaaerwände Randborde b/h

Gefälle Länas Quer

Kubaturen Beton Bewehrunasstahl Schaluna Aushub

Kosten Baukosten lnaenieurkosten Total

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Abbildung 14: 30-Visua/isierung

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Damian Pereira Fach: Massivbau

Dozent: W. Borgogno

Experte: A. Bättig

Neubau Strassenbrücke Kanal Gillhof

Einleitung

Über die 1933 erstellte Brücke Kanal Gillhof zwischen He

nau und Zuzwil führt die Kantonstrasse Nr. 119, unter der

sich ein stillgelegter Fabrikkanal und die Zufahrtstrasse

der Reitanlage Gillhof befindet. Die achtzigjährige Kanal

brücke befand sich in schlechtem Zustand und vermochte

den heutigen Ansprüchen an die Strassenlasten nicht mehr

zu genügen. Deshalb wird die Brücke durch einen Neubau

ersetzt.

Ausgangslage

Im Rahmen meiner Bachelorarbeit in Massivbau entwerfe

und plane ich eine neue Stahlbetonkanalbrücke über den

Gillhof zwischen Zuzwil und Henau. Anhand eines Varian

tenstudiums und einer Evaluationsmatrix habe ich mich für

einen Bogen mit aufgeständerter Fahrbahn entschieden.

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Beschrieb des Bauwerks

Die alte Linienführung der Fahrbahn bleibt im neuen Pro

jekt gleich. Die neue Brücke kommt ca. 11 m über den Ka

nal Gillhof zu liegen. Die Brücke ist ca. 45.4 m lang und hat

eine Höhendifferenz von 0.23 m zu überwinden, was ein

Längsgefälle von 0.5 % ergibt.

Im Querschnitt ist die geplante Brückenbreite von 10.80 m

ersichtlich. Die neue Brücke soll zweispurig sein und auf

beiden Seiten einen Geh-Radweg haben. Die Brücke hat ein

Quergefälle von 2.5 °/o auf der Fahrbahn und 3.0°/o auf der

Geh- und Radweg.


Bachelorarbeit 2011

Tragkonzept



Die Strassenbrücke ist als ein Bogen mit aufgeständerter

Fahrbahn in Beton konzipiert. Der Betonbogen besteht aus

Betonscheiben, welche stützlinienförmig angeordnet wer

den. Die Stützen sind schräg in einem Winkel von 55° ge

genüber der Strassenachse angeordnet.

Die Vollplatte mit einer Höhe von 0.50 m ist in Längsrich

tung vorgespannt und zusätzlich schlaff armiert, in Quer

richtung wird die Vollplatte schlaff armiert. Der Fahrbahn

träger ist mit den Stützen monolithisch verbunden. An den

Brückenenden ist die Brückenplatte in Längsrichtung (in x

Richtung) nicht gehalten.

Das Bauwerk wird mittels Pfahlfundationen auf die tragfähi

ge Molasse fundiert. Es werden Mikropfähle verwendet.

Normalprofil 4 90 j

2.60 3.60 3.60

10.BO

Grundaufbau Gussasphalt: CD Deckschicht MA 11H, PmB mit Trinidad-Zusatz 35 mm Binderschicht MA 11H, PmB 35 mm Schulzschicht MA 11H, PmB 35 mm PBD Abdchtung (Schutzschichtverträglich) 5 mm e\~I. Epoxidharzversiegelung

Technische Daten

- Länge: ca. 45.4 m

- Breite: 10.80 m

4 90

2.60 3.60

Grundaufbau Gussasphalt: <D Deckschich1 MA 11H, PmB mi1 Trinidad-Zusatz 35 mm Schutzschicht MA 11 H. PmB 35 mm PBD Abdichtung (Schutzschichlverlräglich) 5 mm e\11. Epoxidharzversiegelung

- Statisches System: 6-Feldträger

- Beton: C30/37

- Armierungsstahl 85008

- Vorspannkabel: Stahlton BBRV 2350

- Edelstahllager 4 Stk.

- Bauzeit: ca. 9 Monate

- Baukosten: 1.2 Mio CHF

Daniel Brüschweiler


Experte: U. Weber

Fach: Verkehrswesen

Umgestaltung Autobahnanschluss Muri und Entwicklungskonzept

VARIANTENSTUDIUM EINLEITUNG

Ausgehend von den Erkenntnissen und Zielsetzungen der Analyse sind verschiedene Varianten entwickelt worden. Dabei wurde grosser Wert auf ein funktionierendes Gesamtkonzept gelegt.

Wichtige Punkte sind die Erschliessung des Gümligenfeldes, die Lösung der Problematik des Autobahnanschlusses sowie eine sichere Integration des Langsamverkehrs und des öffentlichen Verkehrs.

Übersichtsplan

VARIANTEN

Unte riü hrung T10

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Bei der Entwicklung der Varianten diente unter anderem ein morphologischer Kasten. Die folgenden Elemente daraus wurden in allen Varianten übernommen:

T10: Die T10 wird als Kantonsstrasse ausgebildet (Tempo 80). Durch das Wegfallen der Pannenstreifen entsteht Platz für einen separaten Fuss- und Radweg entlang der Strasse.

Knoten Hüenliwald: Aufgrund der Berechnungen braucht es einen Kreisel, um die zukünftigen Verkehrsmengen aufzunehmen.

Aufwertung Verbindung LV: Die Fuss- und Veloverbindungen zwischen Muri und Gümligen werden in allen Varianten aufgewertet.

Feldstrasse: Die bestehende Feldstrasse wird um ein zweites Trottoir auf der linken Seite erweitert. Auf der Fahrbahn herrscht Mischverkehr.

Gestaltung Ortseinfahrten: Die Dorfeinfahrten Muri und Gümligen sind heute ungenügend erkennbar und müssen deshalb umgestaltet werden. Die Einfahrt nach Gümligen (über Worbstr.) ist darüber hinaus mit einer Pförtneranlage zu versehen, um eine Torwirkung zu erzielen.

Abkürzungen: LV Langsamverkehr ÖV Öffentlicher Verkehr MIV Motorisierter Individualverkehr

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BEURTEILUNGSMATRIX Ausgehend von dieser Beurteilung wurden die Varianten 1 und 2 sowie eine Kombination der besten Elemente einzelner Varianten ausgewählt und weiter bearbeitet.

VARIANTE 1 Die best. Autobahnanschlüsse werden aufgehoben. Fahrzeuge von Muri haben direkten Bypass auf die T10. Die Feldstrasse ist zwischen den Kreiseln Feldstrasse und Gümligenfeld nur für LV und ÖV geöffnet. Richtung Gümligen ist die Durchfahrt für den MIV ebenfalls gesperrt. Eine neue Erschliessung erfolgt über die T10. Die Auffahrt auf die Autobahn geschieht nun über den Kreisel T10.

VARIANTE 2 Um mehr Stauraum auf der Autobahnbrücke (Thunstr.) zu schaffen wird der Kreisel Feldstrasse durch einen neuen ersetzt. Die Feldstrasse selbst wird durch einen neuen Kreiselarm verbunden. Demzufolge kann der Bereich zwischen den Kreiseln für den MIV gesperrt werden. Des Weiteren wird die Feldstrasse im Quartiersbereich umgestaltet, mit dem Ziel, den Schleichverkehr zu reduzieren.

VARIANTE 3 zentrales Element dieser Variante ist ein Kreisel auf der T10-Brücke. Dadurch können mehrere problematische Einfahrten aufgehoben werden. Der Verkehr von Muri wird über eine neue Spur auf den Kreisel T10 geleitet. Dies sorgt für eine Entlastung der best. Kreisel. Dazu bei trägt ebenfalls die Einführung eines Einbahnsystems auf der Autobahnbrücke (Thunstr.) sowie der Feldstrasse.

Verkehrsführung Techn ische Umsetzung

Variante 1 --- / Variante 2 / / Variante 3 --- "" Variante 4 / + Variante 5 --- ---Variante 6 / t Legende: ! gut ---- genügend J schlecht

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Lösung Knotenproblemat ik (Rückstau/Kapazität)

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Berücksichtigung LV

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Bachelorarbeit 2011

VARIANTE 4 In dieser Variante werden alle Knoten zu einem riesigen Kreisel zusammengefasst. Dadurch können jegliche Kapazitätsengpässe beseitigt werden. Die best. Autobahnbrücke muss jedoch dem Kreisel weichen, was Fragen für eine Überführung des LV aufwirft. Die technische Umsetzung dieser Lösung ist mit enormen Aufwand verbunden.

VARIANTE 5 Die Rückstauproblematik auf der Thunstrasse zwischen den Kreiseln Eichholz und Feldstrasse wird mittels eines Bypass gelöst. Die Knoten T10/Thunstrasse und Hüenliwald werden zusammengefasst. Da zwei einzelne Kreisel nicht notwendig sind, kann die etwas unkonventionelle Form einer ,,Nussschale" verwendet werden. Die übrigen Elemente sind analog der vorhergehenden Varianten.

VARIANTE 6 Ziel der letzten Variante war es, die vorhandenen Elemente kostensparend zu optimieren. Dabei ist ein System entstanden, bei welchem sich die Fahrzeuge von der A6 Richtung Kreisel Feldstrasse auf der Brücke einfädeln müssen. Durch dieses „ Reissverschlusssystem" kann die Rückstauproblematik auf der Autobahnbrücke (Thunstr.) weitgehend gelöst werden.

Eingriff ins Landschaftsbild Kosten Summe

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VARIANTE 1.1 Zur Optimierung der Variante 1 wurden einzelne Elemente verändert. So kommt das Einbahnsystem auf der Feldstrasse nun ebenfalls zum Einsatz. Die Auffahrt auf die Autobahn hingegen bleibt wie anhin. Durch das gewählte Konzept wird der Knoten T10/Thunstrasse stärker belastet, was schlussendlich zu einer Überlastung führt. Die Variante wurde deshalb nicht weiter bearbeitet.

VARIANTE 2.1 Diese Variante ist eine Weiterentwicklung der Variante 2. Die Durchfahrt über die Feldstrasse nach Gümligen ist Höhe Kreisel Sonnenweg für den MIV neu gesperrt. Hinzugekommen ist deshalb ein Anschluss an die T10. Berechnungen haben jedoch ergeben, dass der neue Kreisel den zukünftigen Verkehrsmengen nicht standhalten kann. Auf ein Weiterbearbeiten wurde verzichtet.

VARIANTE 7 Die Variante 7 ist eine Kombination verschiedener Varianten, weshalb hier eine neue Bezeichnung gewählt wurde. Hauptelemente sind ein Einbahnsystem zwischen den Kreiseln Feldstrasse und Gümligenfeld, ein Anschluss an die T10 sowie das „Reissverschlusssystem" auf der Brücke. Die zukünftigen Verkehrsaufkommen können mit dieser Variante problemlos aufgenommen werden.

VARIANTE EINBAHN Das Konzept beruht auf Variante 7. Die Problematik des Rückstaus auf der Autobahnbrücke (Thunstr.) wird nun mittels Einbahnsystem gelöst. Durch das hohe Verkehrsaufkommen auf der T10 ist ein konventioneller Anschluss nicht möglich, wodurch eine Lösung in Form eines kreuzungsfreien Knotens in zwei Ebenen gewählt wurde. Alle Knoten wurden auf deren Kapazität im Jahre 2030 geprüft. Sie halten den Anforderungen stand. Diese Variante ist in modifizierter Form im Generellen Projekt ausgearbeitet worden.

Domenico Demarco

Dozent: J. Dietiker

Experte: U. Weber

1. Konzepte Einleitung Aufgrund eingehenden Studien wird die Variante Einbahn ausgearbeitet.

Abkürzungen: LV Langsamverkehr M IV Motorisierter Individualverkehr .. .. OV Offentlicher Verkehr

Verkehrs-/ Betriebskonzept Das Gümligenfeld wird im Einbahnsystem erschlossen (MIV). Einfahrt: neuer Zubringer T10 Ausfahrt: Kreisel Feldstrasse

• Moosstrasse Fahrverbot für MIV • Neue Abschrankungen beim

Kreisel Sonnenweg verhindern Durchgangsverkehr

• T10 behält ihren Autobahncharater • Ausbau Buslinie

Betriebskonzept Fussverkehr • Neue Fussgängerroute von Muri

nach Allmendingen • Neue Fussgängerroute neben T10 • Fussweg über Autobahnbrücke ..

ohne Anderungen • Erschliessung Gümligenfeld über:

- Autobahnbrücke - Unterführung Gümligenfeld - Feld- und Moosstrasse - T10

Betriebskonzept Veloverkehr • Thunstrasse beidseitiger

Radstreifen • Radweg über Autobahnbrücke ..

ohne Anderungen • Unterführung Gümligenfeld wird

ausgebaut • Feldstrasse im Mischverkehr • Neuer Radweg über T10

Übersicht Projekt

Verkehrs- und Betriebskonzept

Betriebskonzept Fussverkehr

Betriebskonzept Veloverkehr

Fach: Verkehrswesen Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften



Bachelorarbeit 2011


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GENERELLES PROJEKT Dank Einbahnsystem kein Rückstau 2. Projektbeschrieb Einleitung Mit der Erschliessung des Gümligenfeldes mittels Einbahnsystem sind die Kapazitätsengpässe gelöst. Für den LV entstehen neue Routen. Der sicheren Fahrbahnüberquerung wurde besonders Rechung getragen.

Anschluss T10 I Thunstrasse • Fussgängerstreifen mit Schutzinsel • Neue Rampe auf T10 für Velofahrer • Schutzinsel und Radstreifen für

Velofahrer • Für Velofahrer Anrampung auf Trot

toir, um über den Fussgängerstreifen

Dorfeinfahrt Gümligen • Umgestaltung Dorfeinfahrt • Pförtneranlage um Torwirkung und

Geschwindigkeitsreduktion zu erzielen

a,gase r,kter Absch " RBS - Linie -

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Situation Dorfeinfahrt Gümligen 1 :400

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auf Radweg entlang der T10 zu gelangen ----------------------------=---72

Kreisel Feldstrasse • MIV im Einbahnsystem • Fuss- und Radweg auf Niveau

Fahrbahn anheben • Dankverschiebung der Bushalte-..

stelle entfällt die Uberquerung der stark befahrenen Thunstrasse

• Ausfahrt Fachmarkt durch Trottoirabsatz und Markierung entschärft

• Schranken auf Fuss- und Radweg verhindern schnelles Einfahren der Velofahrer in Fachmarkt

• Aufhebung des Trottoirs südlich der Thunstrasse

1

Situation Kreisel Feldtrasse und Umgebung 1 :400

Kreisel Sonnenweg • Beidseitiges Trottoir • Durchgangsverkehr ins Gümligenfeld wird mittels absenk

barer Poller verhindert (ausgenommen Anwohner, OV und LV) • Fussgängerstreifen mit Schutzinsel • Gefärbter Betonbelagsstreifen für die optische Trennung

(Fahrverbot für MIV)

Situation Kreisel Sonnneweg 1 :400

Dorfeinfahrt Muri • Von der Autobahnbrücke her neue Rampe auf der

Thunstrasse (Veloverkehr) • Veloverbindungen über Fahrbahn bleiben bestehen • Radfahrer aus Muri haben die Möglichkeit, den Velostreifen

zu verlassen, um über den Fussgängerstreifen die Seite zu wechseln

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Anschluss Gümligenfeld • Kreuzungsfreier Anschluss ins Gümligenfeld • Uberführung (Brücke) notwendig • Das hohe Verkehrsaufkommen erfordert für die T10 eine

Mittelleitplanke und den Pannenstreifen • Entlang der T1 O entsteht ein Fuss- und Radweg • Mittels eingefärbtem Betonbelag sichere Fahrbahnüber

querung bei Einmündung Feldstrasse (LV)

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Kreisel Hüenliwald • Aus Kapazitätsgründen Kreisel nötig • Fussgängerstreifen mit Mittelinsel erschliesst Fachmarktcenter

• Fusswegverbindung nördlich der Thunstrasse • Veloverkehr beidseitig auf Radstreifen geführt

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Situation Kreisel Hüenliwald 1 :400

Dominik Furrer

Dozent: M. Tanner

Experte: B.Zünd

In der Gemeinde Münchwilen (SG) sind in den vergangenen Jahren im Siedlungsgebiet St. Margarethen Hochwasserprobleme aufgetreten. Dafür verantwortlich ist der Chräbsbach, welcher Hochwasserschutzdefizite und ökologische Defizite aufweist. Wichtigster Nebenbach ist der Trungerbach, welcher selbst schon einen hohen Abfluss aufweist.

Aufgabe der Bachelorarbeit war es einerseits, auf Grund der Analyse des Gewässerzustandes und der Gefahrensituation die Hochwasserschutzziele und die ökologischen Ziele für den Chräbsbach im Siedlungsgebiet zu bestimmen. Anderseits sollte auf Basis dieser Grundlage eine mögliche Massnahme erarbeitet werden.

Niederwasserabfluss

• Mäandrieren • Gefälle : 1-8°/oo • Gewässerbreiten : 0.80m - 4.00m • Absolute Höhen an bestehenden Bach -

lauf angepasst • Tiefe Niederwasserrinne: 30cm • Uferbereich 1 :20 • Sohlenmaterial : Mittlerer - bis Grobkies • Sohlenfixierung durch Blocksteine

Hochwasserabfluss

• Möglichst direkter Abfluss • Gefälle : 3-35°/oo • Breiten : 19.60m - 30 .25m • Freibord: 0.50m (mind. 0.20m) • Höhen : 0.40m - 2.20m • Böschung 1 :2 • Uferbereich : 3m breiter Erholungsraum

(Unterhaltsweg) • Im Bereich Industrieanlage : Stützmauer

Rückhaltebecken

• Nebenschluss • ungesteuert • Max . Volumen : 130'000 m3

• Max . Fläche : 3. 7 ha • Freibord 1 m

Diverses

• Bepflanzungs- und Aufforstungsplanung durch Spezialisten

• Unterhaltsmassnahmen obliegen der Gemeinde

• Durchlässe und Rückstau Kanalisationsnetz sind zu untersuchen

• Notfallplung ist zu erarbeiten

Fach: Wasserbau

Hochwasserschutz St. Margarethen

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Ökologisches Ziel:

• Biodiversitätsbreite • Ökomorphologie -> natürlich/naturnah • Übergangsbestimmung Gewässerraum

gemäss GschV

Gewählte Hochwasserschutzziele:

Wies- und Weideland Acker-, Gemüse und Obstbau Siedlungsgebiet Industrie- und Gewerbegebiet Waltshacker Swisstulle

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Gewässergebiet

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Freibord

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Bachelorarbeit 2011



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Durch eine Aufweitung des Chräbsbachs können die ökologischen Ziele erfüllt werden . Der Abfluss des Chräbs- und Trungerbachs kann durch ein Rückhaltebecken ab gemindert werden , um die Hochwasserschutzziele zu erreichen .

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Gewässer

Die Lage des Chräbsbachs ist gegeben und eine Aufweitung wird nach Möglichkeit realisiert .

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• Schutzziele erfüllt--> Verminderung der Naturgefahren

• Verlust von Nutzflächen • Artenvielfalt und die Vielfalt

von Ökosystemen nenrnen zu • Veränderung des Landschafts

bilds • Verbesserung der ökomorpho

logischen IKlassierung

Fazit: Die gesetzten Ziele l<önnen erreicht werden

Rückhaltebecken

Für das Rückhaltebecken wurde ein Variantenstudium gemacht. Folgende Fragen wurden dadurch beantwortet: • Lage • Welcher Bach wird entwässert • Haupt- oder Nebenschluss • Grösse • Weitere Ausbaumassnahmen

Als Siegervariante ging die Variante 6 hervor . Sie dient als Grundlage für die Massnahmenplanung .

Gesamte Kosten Jährliche Kosten

Jährliches Schadenpotential Jährlicher Nutzen

Kosten / Nutzen

3.9 Mio. Fr. 60'000 Fr.

184'000 Fr. 184'000 Fr.

1 :3

Wirtschaftlichkeit ist vorhanden.

lraklis Kiouplidis Fach: Umwelttechnik

Dozent: D. Bürgi

Experte: R. Hermanns Benzol-Altlast in St. Margrethen

Ausgangslage

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Abb. 2: Sanierungsbereich

Die Teilfläche B der Altablagerung D.2851 beim Bahnhofsareal St. Margrethen ist gemäss Altlasten-Verordnung sanierungsbedürftig. Dieser Sanierungsbedarf basiert einerseits auf dem erhöhten Benzol- und Ammoniumwert im Grundwasser und andererseits auf dem hohen, generell schlecht abbaubaren PAK-Schadstoffpotential. Hauptverursacher der Altlast ist die Rheintalische Gasgesellschaft. In der sanierungsbedürftigen Teilfläche B wurde die Auffüllung mit Kohlensehlacke aus dem Gaswerkbetrieb zwischen 1916 und 1920 vorgenommen, wobei Teerölabfälle ebenfalls beigemischt wurden.

Sanierungsziele:

• Unterschreitung der Sanierungsschwelle für Benzol • Reduktion der erhöhten Ammoniumwerte • Verminderung der PAK-Konzentrationen

.H,." Abb. 3: Gewässerschutzkarte

Legende

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;:=~ Gewässerschutzbere ich A.

~~ übriger Bereich OB

Geologische Verhältnisse:

Abb. 4: Grundwasserkarte

Legende:

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- ·- Isohypsen des Grundwasserspiegels bei Mittelwasserstand

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~~] GW-Lerter nachgewiesen , 2 - 1 Dm

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Grundwasserfassung

Hydrageologisch relevante Bohrung

Unter 2 bis 3 m Aufschüttung/Deckschicht steht bis in rund 10 m Tiefe ab OKT der Rheinschotter, welcher gut durchlässig ist. Darunter folgen die deutlich schlechter durchlässigen sandigen Seeablagerungen. Der Flurabstand des Grundwasserspiegels beträgt ca. 4 m. Das untersuchte Areal liegt gemäss Gewässerschutzkarte im Gewässerschutzbereich Au.

Sanierungsmethode

Die Sanierung der Altlast erfolgt mittels Air Sparging und anschliessender Bodenluftabsaugung sowie mit einem vorgängigen Aushub. Benzol und Ammonium werden im Grundwasser mit In Situ Massnahmen abgebaut und im ungesättigten Bereich erfolgt der Aushub der hohen PAK-Konzentrationen.

Abb. 5: Air Sparging und Bodenluftabsaugung

Sanierungsablauf

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•

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•

Baustelleninstallation und Vorbereitungsarbeiten. Erstellung Fahrleitungsprovisorium Mast Nr. 233/233A, wobei Abstützung ausserhalb Aushubbereich. Schutz und Verlegung der SBB-Kabelanlagen im Aushubbereich. Asphalt entfernen. (Dauer ca. 2 Wochen) Sanierungsaushub und Triage südlich vom Maschendrahtzaun. Rückverfüllung mit verdichtbarem Aushubmaterial bis UK Koffer. (Dauer ca. 3 Wochen) Stilllegung Industriegleis Nr. 247. Rückbau Maschendrahtzaun und Erstellen Absperrung zum Fahrgleis mittels Doppellatten-Zaun. Ausbau Gleis und Weiche im erforderlichen Bereich. Sanierungsaushub und Triage mit anschliessender Rückverfüllung aus verdichtbarem Aushubmaterial. Wiedereinbau Gleis und Weiche, Wiederinbetriebnahme Industriegleis Nr. 247. (Dauer ca. 2 Wochen) Instandstellung Mast Nr. 233/233A und Kabelanlage SBB. Rückbau der Absperrung zum Fahrgleis und Instandstellung Maschendrahtzaun. Bohrarbeiten und Leitungsverlegung In Situ Sanierung auf Niveau UK Koffer. (Dauer ca. 2 Wochen) Kofferschüttung, Belags- und Umgebungsarbeiten. (Dauer ca. 2 Wochen) Installation und Inbetriebnahme In Situ Sanierung. (Dauer ca. 3 Wochen) Betrieb In Situ Sanierung und Grundwassrmonitoring, Abbau oberirdischer Sanierungsanlagen nach Durchführung der Sanierung. (Dauer ca. 2 Jahre) Erfolgskontrolle Aushubsohle und Grundwasser. (Dauer ca. 2 Jahre)

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Abb. 6: Fahrleitungsmast Nr. 233/233A Abb. 7: Industriegleis Nr. 247 und Weiche

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Die Baugrube hat eine Tiefe von rund 2 m und als Baugrubenabschluss ist eine Böschung vorgesehen. Die Bauzeit des Aushubes und damit die Entsiegelung des teilweise asphaltierten Belastungsbereiches sind möglichst kurz zu halten, damit eine geringe Ausschwemmung von Schadstoffen durch den natürlichen Niederschlag erfolgt. Die Rückverfüllung der Baugrube ist mit verdichtbarem Material vorgesehen, welches die gleichen geotechnischen Eigenschaften wie vor dem Aushub aufweist. Für die In Situ Sanierung werden 9 Injektions- und 9 Extraktionspegel mit Bohrtiefen von etwa 9 m bzw. 3 m erstellt. Des Weiteren umfasst die Installation die Sanierungs- und Steuerungsanlage. Anschliessend erfolgt die Uberdeckung mit Kofferschüttung. Nach der Installation der Anlagen und während des gesamten Betriebs ist die Fläche vor dem Neubau der Lütolf AG praktisch uneingeschränkt befahrbar. Der Betrieb der Sanierungsanlage beträgt zwei Jahre. Während der Betriebszeit wird ein Grundwassermonitoring durchgeführt.


Bachelorarbeit 2011

Materialentsorgung



Das Aushubmaterial wird mittels TVA/AHR in Kategorien eingeteilt und in Schichtplänen dargestellt , damit die korrekte Entsorgung des Mater ials erfolgen kann . Die Abfälle gelangen entweder in die Reaktordeponie oder in die Pyrolyse.

Kategorie TVA/AI-IR :EPAK Unverschmutztes Aushubmaterial < 3 mg/kg

(Richwert U eingehalten}

Aushubka t egorie Abfallka tegorie

Menge Ent sorgungsweg gemäss TVA/AI-IR Aufschüttung 1 Reaktorqualität 500 t Reaktordeponie

Verschmutztes Aushubmaterial < 15 mg/kg (Richwert T eingehalten} Aufschüttung 2 > Reaktorqualität 1'850 t Pyrolyse Deckschicht 1 Reaktorqualität 850 t Reaktordeponie

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Deckschicht 2 > Reaktor ualität 140 t rol se DeckschichURheinschotter > Reaktor ualität 160 t

Abb . 8 Kategorien gemäss TVA/AHR Abb . 9: Menge und Entsorgungsweg des Aushubmaterials

Sanierungskontrolle

Nach der Aushubsanierung erfolgt die Kontrolle des Sanierungserfolges unter der Aushubsohle in einer Tiefe unter 2 m ab OKT mittels Rammkernsondierungen. Die erste Probe wird vor der Kofferschüttung und den Belagsarbeiten entnommen. Es werden mässig hohe PAK-Gehalte verbleiben , von denen nur eine geringe Schadstoffausschwemmung zu erwarten ist, welche keine Gefahr für eine nachhaltige Verunreinigung des Grundwassers darstellen .

Nach dem Betriebsende der In Situ Sanierung werden Erfolgskontrollen im Grundwasser durchgeführt . Insgesamt werden vier Kontrollen erfolgen, welche alle sechs Monate stattfinden werden . Das Sanierungsziel ist erreicht, wenn in allen Pegeln die Konzentration von Benzol und Ammonium unter dem halben Konzentrationswert gemäss Altlasten-Verordnung liegen .

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Abb . 1 O: Sanierungsbereich und Pegel für die Grundwasserkontrolle

Fazit

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Legende :

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Bauprojekt Firma Lotolf AG

Sanierungsbereich.

Pegel

Zusatzpegel

Das Erreichen der Sanierungsziele ist gewährleistet. Mit In Situ Methoden erfolgt die nachhaltige Unterschreitung der Sanierungsschwelle für Benzol und Ammonium . Der vorgängig durchgeführte Aushub senkt das Risiko von weiteren Schadstoffausschwemmungen ins Grundwasser . Damit verbunden ist die Reduktion der sehr hohen PAK-Konzentrationen im ungesättigten Untergrund in einer Tiefe bis 2 m ab OKT. Es verbleiben mässig hohe PAK-Gehalte in einer Tiefe von 2 - 4 m, von denen nur eine geringe Schadstoffausschwemmung zu erwarten ist, welche keine Gefahr für eine nachhaltige Verunreinigung des Grundwassers darstellen .

Bezüglich der Betriebsdauer der Sanierungsanlagen besteht ein kleines Risiko. Die Sanierungszeit ist auf zwei Jahre angeordnet , jedoch sind nicht genügende Erfahrungswerte vorhanden, um eine zuverlässige Aussage der Betriebsdauer zu treffen . Eine längere Betriebszeit der In Situ Anlagen kann somit nicht ausgeschlossen werden . Nach der Durchführung der Sanierungsmassnahmen verbleibt ein geringes Schadstoffpotential. Es handelt es sich dann um einen Standort , der leicht belastet ohne Überwachungs- und Sanierungsbedarf ist.

Die Gesamtkosten der Sanierung belaufen sich auf 1.5 Mio CHF.

Isidor Sommer Fach: Umwelttechnik für Bauingenieure Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Dozent: M. Bürgi Aushubablagerung in Terrainveränderungen: Studiengang Bauingenieurwesen


Experte: M. Steger Möglichkeiten und Grenzen Bachelorarbeit 2011

AUFGABE

Grundlage Aushubanfall und Kiesabbau

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Aushubablagerung Kiesabbau !Auffüllung

1 Aushubexport (aussrh. Kt ZH)

Mio. m3 Aushub in andere Kantone oder ins angrenzende Ausland exportiert. Weil immer mehr Kies durch Recyclingbaustoffe ersetzt wird, geht der Kiesabbau zurück. Und somit auch die Ablagerungsmöglichkeiten.

Das knappe Auffüllvolumen treibt die Preise für die Aushubentsorgung in die Höhe. Ausserdem verursacht die Aushubentsorgung z. T. lange Transportwege.

Grundidee und Aufgabe Auf Böden mit nicht natürlichem Aufbau können Terrainveränderungen zur Steigerung der landwirtschaftlichen Nutzungseignung durchgeführt werden. So können z.B. Senken aufgefüllt oder Hänge abgeflacht werden. Um das neue Terrain zu modellieren, werden z.T. grosse Mengen an Aushub verwendet.

In der Arbeit wurden die Grenzen und die Möglichkeiten der Aushubablagerung in Terrainveränderungen geprüft.

Methodik und Vorgehen

Nebst dem Studium diverser Berichte und Broschüren der kantonalen Fachstellen (AWEL, Fachstelle Bodenschutz) wurden insbesondere mit Befragungen und Interviews wertvolle Informationen gewonnen. So wurden nebst den kantonalen Fachstellen auch Unternehmer, Kiesgrubenbetreiber und ein Landwirt befragt. Nach einer Grundlagenrecherche wurden zwei Szenarien im Bezirk Winterthur erarbeitet und miteinander verglichen.

SZENARIEN

Grundlagen und Vergleichskriterien Zu den zwei Szenarien im Bezirk Winterthur wurden verschiedene Vergleichskriterien erarbeitet. Auf diesem Plakat wird das Fahrtenmodell der beiden Szenarien erläutert. Dabei soll die heutige Menge an Aushub transportiert werden. Auch die Mengen der mit dem Aushubtransport verknüpften Kiestransporte werden konstant gehalten.

Szenario I: ,,Ist-Zustand'' Fahrtenmodell Szenario 1

(Aushuba nfall )

Baustelle im Bez. Winterthur

Systemgrenze

_ - -'L___----------=--~ ~ Kiesgrul)e -=-~- ~ B :v ;;, Lm foh'1e11 ~ <;• 5-;; LX Vi 0 \Ve• - ~-; bn ~ (Aushubablagenmg)

~ Kies .vaschwerk, ;l _ Betonwerk , Baustelle

Kiesverwendung

Ablagerung - und M:JtE rialgewi nnungsstandorte:

• Bezirk Winterthur 1:13%) • Bezir k Bülach (4ö% ) • l:3ez irk Andeltingen (14%)

• Kanton Thur gau ( 12%) • Kanton Schaffhause n (5%:1 • Kanton St. Gallen (6%)

• Deutschland f5'%)

Mittlere Distanz Baustelle-Ablagerungsstandort Total zurückgelegte Distanz

Wie ersichtlich ist, ist die Aushubentsorgung eng mit der Kiesversorgung verknüpft. So transportieren 80°/o der LKW auf dem Rückweg von der Kiesgrube zur Baustelle Kies. Mit einem kleinen Umweg bringt der LKW das Kies z.B. zu einem Betonwerk.

= 27 km = 3'043'000 km

Szenario II: ,,Terrainveränderungen'' Fahrtenmodell Szenario II

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Baustelle 'IAushuba.nfall )

Syslemgrenze

Terrainv eränderu ng (Aushutlablagerung)

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Mater algewinnungsstandorte: (qleich wie in Szenario 1;

\}[J,-1 Kieswaschwerk, - - ~ Betonwer k, Baustelle

• Deu1schland

Kies 1'etwendung

Mittlere Distanz Baustelle-Ablagerungsstandort Total zurückgelegte Distanz

Im Szenario II wird der gesamte Aushub des Bezirks Winterthur in Terrainveränderungen in der Umgebung deponiert.

Die aushubentsorgenden LKWs können auf dem Rückweg kein Kies mitnehmen. Deshalb müssen zusätzliche LKWs für den Kiestransport eingesetzt wer-

=9 km = 2'340'000 km

FAZIT Nachfolgend werden die wichtigsten Erkenntnisse der gesamten Arbeit kurz erläutert:

Verkürzung der Distanzen Da die Terrainveränderungen allesamt im Bezirk Winterthur liegen, verkürzen sich die Transportdistanzen.

- ReduRtion der Emissionen - 1

Weil auch die total zurückgelegte Distanz vermindert werden kann, werden die NOx-und C0 2-Emissionen um 23°/o verringert.

Kostengünstige Ablagerung Wird eine durchschnittliche Schütthöhe von 1.50 bis 1.90m erreicht, sind günstigere Preise (pro m3 Aushub) zu erwarten als bei der konventionellen Aushuben tso rg u n g.

Wenig geeignete Fl·ächen Einerseits müssen die Terrainveränderungen auf anthropogenen (nicht natürlichen) Böden ausgeführt werden. Andererseits eignen sich nur Senken und Hänge zur wirtschaftlichen Aushubablagerung. Folglich ist das Ablagerungspotential sehr gering.

Mengenproblem Jährlich fallen im Kanton Zürich rund 4 Mio. m3 Aushub an. Davon wird 1 Mio. exportiert. Es ist nicht möglich, mit Terrainveränderungen dieses Auffüllvolumen bereitzustellen. Allerdings kann es ein Puzzleteil in der Lösung der Aushubentsorgungspro-

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Lia Meier Fach: Konstruktiver Ingenieurbau Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften




Experte: R. Heim Neubau Murgbrücke Aumühle bei Frauenfeld/TG Bachelorarbeit 2011

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Die Verbindung zwischen Frauenfeld und Aadorf wird durch die Kantonsstrasse K18 gewährleistet, welche im Weiler Aumühle die Murg überquert. Die Platzverhältnisse und das zunehmende Verkehrsaufkom-men fordern einen Aus- bzw. Neubau der bestehenden Brücke. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird

Lösung für dieses Problem gesucht. Die aus ~ einem Variantenstudium eruierte Bestlösung wur- z

. eine

de auf der Stufe eines Vorprojektes ausgearbeitet.

Statisches System: Rahmenkonstruktion Lagerung: Einbindung der Rahmenstütze in den Baugrund Baukosten: 859'320 Fr.

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Statisches System: Bogenkonstruktion Lagerung: fundierte Auflager Baukosten: 380'4 78 Fr.

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Statisches System: Plattenbalken Lagerung: fundierte Auflager Baukosten: 1'010'520 Fr.

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Vorprojekt Rahmenkonstuktion Aufgrund der Vorteile gegenüber der Bogenkonstruktion und dem Plattenbalken bezüglich dem Bauablauf, der Baukosten und der Gestaltung wurde die Idee der Rahmenkonstruktion weiterverfolgt. Es wurden Überlegungen zur Konstruktion, zum Bauablauf und den Kosten angestellt.

Geometrie \

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2.50 · Fussgä11ge1'. '!elo

' Geländer

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+41rs1 ' ' ' ' ' ' 41cioo ' ' ' Belag: • We,kle,trge, ' Deckschicht AC 11 40mm

' Tragschicht ACT 22,90mm SchLtzschich1 Zem~ntmörtel 25mm

2.50 7.30 2 50 ' 0.45 ' 12.30 ' 0.45

' ' '

Längsschnitt: Vorporjekt Rahmenkonstruktion Querschnitt: Vorporjekt Rahmenkonstruktion

Bauprogramm/ Bauablauf N, \lorgangcnune =iausr .'llfrng Ende 2012 2012

3. Clu~1al /J. :)uartal 1 Cuarta L. Clwrtal 2. Cllatal .. Cluartal 1 Cluar:al 2. Cluartal 0 290 2M " " Ul<t r.Jov Uez 2m ~eb Ne ' ' 69, 2cc 2M 49, 30 Ukt Neo Uez 2·0 Co, lv1r:z ' ' lvl81

! 2 Neubau MLrgbrücke Aumühle 420 Tage Mo 05.09.11 Fr12.04.13

i . 3

' 4 Bau neue Brücke 420 Tage Mo 05.09.11 Fr12.04.13 5 1. Etappe 125 Tage Mo 05.09.11 Fr24.02.12 1

6 l!l \'orJereitsnde A.rbeitE' 5 Taqe \1c 05.J9.11 Fr09.09.11

1 ' sr11nrtvrnnu1 m11mP '15 TAQP \1r1?·1g ~~ · Fr:c.<1rrn11 -' Ausi-ut f5-T age \1c 03.10'1 1- Fr"2T'"CiTI 9 Fundemerte 15Taqe \1c 24.10.111 Fr11 '1 .11

1

r1 RAhITT?1STlr7f'll '111 TAQP \1r 14 ·11 ·1·1 Fr )5 · ·1 11 11 Hintor'Cllu1g 5 Tago \1c 28.11.11 Fr02 .'2.11

999 1000

- -12 \lliinter~ause GO Tage \1c O'.i.12.11 Fr24.02.12

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14 2. Etappe 155 Tage Mo 27.02.12 Fr28.09.12 1S l!l Lel· rqerüs: 1'.iTaqe \1c 2;.J2.12 Fr 10.05.12 n h'ahm?1sützen ~IJ I age \1c IY.Tl.11 H B.I.IL.12

--17 Rahms1pla:te LC, Tage \1c 16.J4.12 lrOS.06.12 13 Abichtu1n 10Taqe \1c lU0 .12 Fr22.0G.12 n h'andborde, 1 ro1J1r 1~ 1 age \1c 2~.Jb .11 HB.1.11.12

3. Etappe

2J l!l Baufsrien 15Tage \1c 16.J7.12 lr030812 21 Belc1,ac111Jeiler1 10 Tc1~e \1c 06.J,3.12 e, 17.06.12 22 StraSeEnpJrjek1 20 Tage \1c 20.J:3.12 Fr140Q12 23 Anschlucs 10Tage \1c 1-:'.J9.12 lr280912 24

1

T 3. Etappe 10 Tage Mo 01.04.13 Fr12.04.13 .. ., 23 l!l UmgeJJngsarbeiten 10Tage \1c 01.J4.13 Ir 120L.13 • 27 !

.l:. Eta?Pe

. Abbruch alte Brücke 140 Tage Mo 01.10.12 Fr12.04.13

'" Abbrli:h 20 Tage \1c 01.10.12 lr26'012 !

154 4 3J \l\i'inter~ause 10 Tage \1c 29.10.12 Fr 2905 13 31 • UmgeJJngsarbeiten 10Tage \1c OU-1.13 Fr12Q/.13

'/organJ Me lenstei1 • Exte'nE \/orgmJe -Projekt Baupharnplan + D~:um Mo 01.0C.11 U11lerbreJ1ur1Ll Sdil II ll~l\'UI Lldll Ll Exler1fr Meile11~lei11

In A1bet P rc j e kts a 1·1 melvorg a 1-~ Sticl·tag " Bauprogramm Bauablauf

Detail 3

---

Details

Jccks:hicht

T·agschi~h

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Ab:J chtung /

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::le>lag Jecks:h cht AC 11 T·agschi:hl ,'\CT Z2 Se1Jtzschicht Zerrertrrc,rtel 25mm

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\ \ \. . . \_Q_~

'HinJerfüllung . .

Detail 4: Auflagernocken Schleppplatte

• Auflagernocken für Schleppplatte

• Fixierung der Schleppplatte durch Dorn

Gofälo

Pol·1111ar

bllumrnKall

11 C.22' C.22' 8-<antlciot,,n

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0.45

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Detail 3: Konsolkopf

• Konsolkopf zur Befestigung Geländer

• nachträglich an-geschlossen

Entwässerung (Abdichtung)

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Abichtungsentwässerung

Baukosten Spundwände mit Rückgewinnung 60Dm'

Erstellung Lehrgerüst 465m'

Schalung Fundamente Om2

Widerlager 345m'

Brücke 620m'

Beton Fundamente 92m 3

Widerlager 229m'

Brücke 781m'

Bewehrung Fundamente 13800kg

Widerlager 34350kg

Brücke 117150kg

Massenauszug

1 i ' ' I

\ (

• Entwässerung der Abdichtung

• Gewährleistung Funktionstüchtigkeit Abdichtung

• Sammeln und Ableiten des durchgesickerten Abwassers

Kosten fFr.l

Baustelleneinrichtung 235784

Abholzen und Roden 25500

Baugruben a bsch lü sse 180000

Erdarbeiten 43100

Lehrgerüst 139500

Schalung 96500

Beton 330600

Bevvehrung 495900

Werkleitungen 23150

Abdichtung 21800

Strasse 22100

Abbruch 301050

Zv.ischensumme 167920

Kleinarbeiten, Unvorhergesehenes 20 % 335840

Ingenieurhonorar 20 % 342798

Total Baukosten 2'357'838

Baukostenschätzung

Marcel Pitton Fach: Stahlbau

Dozent: J. Pauli Projektierung der Pilatushalle in Stans Experte: U. Kern

PROJEKTBESCHRIEB

Auf dem Pilatus-Areal bei Stans entsteht eine neue Montagehalle für Kleinflugzeuge. Geplant ist eine Konstruktion komplett in Stahl. Einseitig hat es ein Tor mit einer Öffnungsbreite von 30 x 7,3m.

Das Bauwerk überspannt stützenfrei eine Breite von 75,2m und ist 120,5m lang. Als Haupttragwerk dient ein Fachwerkträger mit einer Höhe von 6.5m.

~ - -

75200

Profilwahl

°Fachwerk- Obergurt °Fachwerk- Untergurt °Fachwerk- Diagonale 0 Pfetten:

HEB 400 S355 HEB 300 S355 RRW 140/8 S355 HEA 240 S235

KONSTRUKTIONSDETAILS /~? //

/ ~t=20MM /// HLA 24U :Sd :3~ S355 y

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0 Stützen: HEB 300 S355 0 Wandriegel: UNP 180 S235 0 Verbände: LNP 120/12 S235

LNP 140/13 S235

m N 'D

TRAGWERKSKONZEPT

Die gebogene Form des Fachwerks verleiht dem Bauwerk den Charakter eines Hangars.

Lastabtragung

Pfetten: Auf den Fachwerkträgern sind querträger (Pfetten) angeordnet. diese leiten die Lasten aus dem Dach ins Fachwerk ein.

Fachwerk: Das Fachwerk leitet die Kräfte durch die Stäbe in Richtung Auflager (Stützen). Dort werden die Kräfte in den Boden geleitet.

GEBÄUDEHÜLLE

f

, ,

t

Durch die Dachneigung ist eine kontrolllierte Dachentwässerung gewährleistet .

Stützenraster Pfettenraster

15 O? ' -

JL l

= 7.53m = 4.18m

7,531

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f

JL l

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Das Bauwerk ist thermisch isoliert. Dafür wurden folgende Systeme gewählt.

Dachaufbau Wandaufbau

- Trapezblech - Steinwolle 200mm - UNP-Profil

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550

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160


Bachelorarbeit 2011

STABILISIERUNGSKONZEPT

Zürcher Hoc hschule für Angewandte Wissenscha ften


Das Bauwerk muss gegen horizontal angreifende Kräfte wie Wind stabilisiert werden.

120500 " -

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Dies ist mittels Kreuzverbänden möglich, welche in den Wandscheiben und Dachscheiben angeordnet sind. Sie leiten die Kräfte in den Boden.

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Windverband Längsseite Windverband Stirnseite

Wirkungsweise eines Windverbands Windkraft

Die Windkraft wird über die Profile bis zum Windverband weitergeleitet. Die kreuzartig angeordneten Stäbe leiten dann die Kräfte über Druck und Zug in den Boden.

i i Druck Zug

MONTAGEKONZEPT

Der gesamte Bau wird in Einzelteilen geliefert und auf dem Bau montiert. Folgendes sind die Vorteile:

- einfacher Transport, keine Übergrössen - keine Montageschweissungen notwendig, nur Schraubverbindungen - alle Bauteile haben den optimalen Oberflächenschutz - leicht handhabbare Bauteilgrössen - Einheitliche Bauteildimensionen - schnelle Montage

- Anke 1· c;;tnngPn H24

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Anschluss Fachwerk an Stütze Anschluss Diagonale an Fachwerkobergurt Zugfeste Verbindung im Fachwerk-Untergurt Firstdetail, Anschluss der Verbände Anschluss Verband an Stützenfuss Anschluss Verband an Stützenfuss + UNP Anschluss

Martin Berther Fach: Verkehrswesen Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften


Experte: U. Weber



Bachelorarbeit 2011


ANALYSE

Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde eine Variante zur Neugestaltung des Autobahnanschlusses Muri bei Bern mit Integration des Langsamverkehrs und einem Erschlies

W sungskonzept des Gümligenfeldes erarbeitet. m <( (!) u. => <(

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Die Belastung des Strassennetzes im Gebiet des Anschlusses Muri wird künftig weiter zunehmen. Gründe dafür sind einerseits die allgemeine Verkehrszunahme auf der Autobahn A6, andererseits der zusätzliche Verkehr aus dem Fachmarktgebiet Gümligenfeld.

••

Die prognostizierten Verkehrszunahmen werden zu einer Uberlastung des bestehenden

Systems führen.

Übersichtsplan: Autobahnanschluss Kreisel Eichholz Kreisel Feldstrasse (Richtung Gümligenfeld gesehen) Muri und Gümligenfeld (Richtung Aus-!Einfahrl A6 gesehen)

Perimetergebiet

Unterführung T10

Kreisel Gümligenfeld mit Fachmarkt (Richtung Kr Feldstr gesehen)

Die Politische Gemeinde Muri bei Bern gehört zur Agglomeration der Stadt Bern.

Die Gemeinde besteht aus den Dörfern Muri und Gümligen.

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1 c,rodc

- ,.,,u,.,~v.,u,'"'L'"

- Kommufl>le veao,cu ter

Nutzung: Fussverkehr Nutzung: Veloverkehr Nutzung: MIV

Anhand von Verkehrsprognosen bestimmt man den Überlastungszeitpunkt der einzelnen Knoten. Es wird von einem jährlichen Verkehrswachstum von 1 °/o ausgegan

gen. Zusätzlicher Verkehr erfolgt durch die vorgesehene Überbauung des Gümligen

feldes. erkehrsqualität

[A-F]

~ ---·----------·-·-·----·-·-:/..!_ ......... D C

B A -+-- --___.L__-----

2010 -2029 2030 Zeit [a

verkeh rsqualität [A-F]

F E D

C

B

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I 2010 -20 16

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1

2030 Zeit [a]

erkehrsqualität [A-F]

E

D

·-·- ·-- -·-··/----

1

2010 -20 18 2030 Zeit [a

Prognose: Kreisel Eichholz Prognose: Kreisel Feldstrasse Prognose: Knoten Hüenliwald

Fazit

• Kreisel Eichholz langfristig kein Kapazitätsengpass(-2029) • Infolge zu kurzer Rückstaulänge beim Kreisel Feldstrasse werden die Nachbarkreisel (Kr. Gümligenfeld und Kr. Eichholz) überlastet-> VERKEHRSKOLLAPS

• Knoten Hüenliwald mittelfristig kein Kapazitätsengpass (-2018)

Nach einer eingehenden Analyse der Verkehrsproblematik wurden die Ziele definiert.

• Attraktivität für den Langsamverkehr erhöhen, Alternativrouten schaffen ••

• Ausbau des OV- und LV-Netz gemäss Richtplan

• Kein Schleich- und Pendelverkehr durch die Tannackerstrasse

• Kapazitätserhöhung der Knoten

• Rückstauproblematik in Nachbarkreisel lösen

• Verkehrserschliessung ins Gümligenfeld

Mehmet Balaban

Dozent:

Experte:

P. Thal parpan

Ph. Glanzmann

Projektübersicht

Im Seebeclren z,vischen dem Bahnhof Lt1zern t1nd dem

Hotel Scl1weizerl1of ist der Bau eit1es Tagbat1tu1111els fiir

die Bahn geplant. Die dazu not\vendige Baugrube weist

eine 'liefe zwischen rund 12 bis 45 m ab dem Seespiegel

auf.

Im Bereich Tiefbahnhof (km 63.0) sind es vier Spuren

und der Quersch11itt beträgt dort ca. 40 J'vfeter. Richtung

Dreilindentunnel (lrm 62.6) verengt sich der Tunnel auf

zwei Spuren u11d der Querscl111itt beträgt 11ur 11ocl1 ca. 15

'\1eter .

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Dreilindentun el ----+ \ ~ 1-

----- ---, 1 -1 temporärer Grossschacht /

als Entnahmestelle fur die ; Tunnelbohrmaschine ----~

Speziell am 400 J'vfeter langen C 11tertagbautunnel ist, dass

das komplette Bauwerk im Grund,vasser liegt. Die vorlie

ge11de Varia11te sieht eit1e Baugrube tnit eit1er überscl111itte

nenBohrpfal1lpfand, mehreren Spriesslagen als j\bstützung

und einer Unte1wasserbetonsohle vor. Als ~i\uftriebssiche

ru11g itn Bauzusta11d werde11 J'vfikro11fäl1le vorgesel1e11. Da

in Zuku11ft der Zustand der J\1i!(ropfähle ungewiss bleibt,

müssen für den Endzustand Bohrpfähle für die s'iuftriebs

sicl1er1111g ei11ge]Jracl1t werdet1.

1 nformationen: http://www. tiefbahn hof-1 uzern. eh http://www. tiefbahn hof-1 uzern .1 u. eh

Fach: Geotechnik

Tiefbahnhof Luzern ''Seebecken''

Geologie

Die geologiscl1et1 Verl1äl t:t1isse itn Bereicl1 des

Seebeckens Luzern sind geken11zeichnet durch

feinkörnige, undurchlässige / durchlässige glazi

ale Sedime11te (Seeablagerungen, Verlandungsse

dime11te), u11te11 sa11dig gege11 oben tonig, dere11

Oberfläche mit dem heutigen Seespiegel zusam

menfällt oder nur we11ig tiefer liegt. Der anste-

11e11de Ba11gr11nd 11at ei11e sel1r 1111terscl1iedlicl1e

Lagerungsdichte, gegen oben eher ,veich. Die

Basis der Sedimente bildet harte J\1orä11e. Die

Felsc>lJerfläcl1e steigt vo111 Bal111l1cif 11acl1 Nc>rlie11

zum Schweizerhofquai hin rascl1 an. Im zentralen

und nördlichen 'l 'eil des · l 'unnels liegt sie tiefer

als 80 111, i111 südlicl1e11 Bereicl1 steigt sie lJei kt11

62. 6 rasch auf ca. 15 - 25 m unter Terrain an . Die

Sedimente sit1d beka11nt als geologisch sch,vie

rig. Sie sind sehr ,veicl1 und liege11 permanent im

Gru11d,vasser.

Vereinfachter

Geologischer Baugrungmodell

km 62.6

Künstliche Auffüllung

glazia le Sedime nte (tonige r Sill)

cp, =28 '

y,= 19kN/m 3

k= 10-' m/s

ME= 15 MN1m2

Basale Morane

Fels

Künstliche Auffüllung

cp,=31°

y, = 18 kN/m3

k= 10-"m/s

ME= -

Basale Moräne

cp, = 34°

Cs= Ü

y, = 21 kN/m3

k= 10-6 m/s

ME= 60 MN/m2

0 0 ,,

8 0

Vereinfachter

Geologischer Baugrungmodell

km63

See

glaziale Sedimente (toniger Stil)

cp, = 28°

c, = 0 y, = 19 kN/m3

k= 10·0 mis

ME= 15 MN/m2

Fels

Tragwerkskonzept Bauwerk Fundation Abmessungen

Der Querschnitt wird als geschlossener Rah

men ausgebildet. lm Decke11bereich wird der

Q11erscl111itt 111<JtHJlitl1iscl1 11t1li itn Bc>lie11plat

tenbereich nur teilweise an die Pfahl,vand an

gescl1lossen.

Situationsplan

Die Fundation des Tu11nels erfolgt über die

Bodenplatte, Unterwasserbetonsohle u11d ge

bol1rte Ortsbeto11pfäl1le. Itn Bauzusta11d tnüs

sen, mit abgesenktem Grund,vasserspiegel,

sämtliche Lasten (Eigengewicht, Installati-

011slas te11, etc.) über1101n1ne11 ,verde11 kö1111e11.

Im Endzustand ohne Uberschüttung sind die

Auftriebskräfte massgebend.

Der Grundriss ist trapezförmig u11d der Quer

schnitt verjüngt sich von 15 auf 40 !\1eter.

Die T ,ät1ge lies T111111els ]Jeträgt ca. 400 1'vfeter

u11d ist abhängig vo11 den Radien der Gleis

führung. Die max. Spannweite beträgt ca. 18

m. Das Lichtraumprofil weist eine Höhe von

6.20 m auf.

Die Decke und die Bodenplatte haben eine

Stärlre von 1.70 m. In den Rahme11eclren im

Bereicl1 der Voute11 weist die Decke ei11e Stär

ke von 2.20 m auf. Die _/~_ussenwände sit1d 1.0

m stark.

g ~: a " .D y ~ ',h!--';M-"''"-i; -,;<-- "'n~~rrttrrnit&ctrrv- ~'-'.H . Fn Das "Seebecken" ist in ~o 21:i ,--------, - -----: --------1 _______ ,,,______ ,, ____ 1:_~--~-~~~~~?~~~~~~~~ ~ ~ ~·-t=4":.==--=== ,r1·er bautechn1·sch mehr - ~ , ----- - -- -- 1)--- --- -- -- ·--- ------ {,f 6' ' -g 0

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t = 'll mm 1 1 1 . 1 1 1 1 i /r--t- Sekundärträger 1

C - b-- - - - --- -~ i - - -- - - - - -- ----(1:)-- - --- - - - --~ ~ - --- - - - -- @ - - - --- --- - -*1-,... - -- - ___ j :_ -~ >- - --- - --- -- . -- - - -- - -- - --+-----------1,~-- -- - --- - -~ t '° 1 Spundwand: i i i ---....__ Grossbohrpfahl: i i

~

i i i i -- i i .

""' 8 /"°\ 1 Typlarssen24 1 1 1 080~111 1 1 8'J CD ),d 1 1 1 1 1 1

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:c ~ fl Dreilindentunnel -----+

-C

oder weniger identische

Abscl111itte u11terteilt. Sie

unterscheiden sich ledig

lich in der Tiefe der Bau

grube, ,veil die vertikale

Linienführung (VI<L)

i11 einem Gefälle liegt. r+----oberschnittene :Bohrpfahlwand: : : j n~ J ,i11ks ist die Situatio11

// 1 01.JO T I r-finnenkante Wand : ---, =---===

~f: ~· -~-~-Q--~-7-~)-i-~--~-S/p"; ' ~~~-R_)~· J--ii-~-~-~-~-Q--~-~-;-f~-~-o,~-~~~[~~,~;;;:q;mro_i_i--i-~-9g-==·:':~oi==--= von einem ~i\bsch11itt oc"c'. _, \_ ' r( 'J ""C ' """-'=~I -»;--; . - ~ 0 ~ - - - - '----' _, ,._,. .,_,.

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0.30

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Weitere Informationen: Durch Mehmet Balaban Email: [email protected] Tel. 076 413 26 86

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Bachelorarbeit 2011

Bauablauf

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SCHNITT A-A

km 62.93 /"""-. ~

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Cv ,

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~JB30 · -

1. Von einem Schiff aus, Grossbohrpfähle it1 den Seegrund setze11

-

2. Versetzen der Stahlstützen (in Grossbohrpfählen) für die }1rbeitsplattform

3. A11f lie11 Stal1lträgert1 ei11e Ar]Jeitsplattfcir111 erricl1te11

407.60

4. Pür die Seitenwände Primärpfähle (unbe,vehrt), also jeden zweiten Pfahl erstellen

5. .bür die Seitenwände Sekundärpfähle (bewel1rt) erstellen

6. Für BaugrulJe11alJscl1luss Spu11dwä11de eit1lJri11ge11

7. Longarinen und 1. Spriesslage erstellen

8. Unte1wasserausl1ub tätigen

9. Einbau der J'viilcropfähle (für provisorische ~i\uftriebssicherung)

10. Utn das Eit1drit1ge11 vo11 Wasser vo11 u11te11 i11 die Baugrube zu verl1it1der11,

,vird eit1e 3 m starke faserarmierte U11tenvasserbetonsol1le erstellt

11. Verankern der '\1ikropfähle in UW-Betonsohle

12. Eta1111e11weise Wasser it1 der Baugrube lenze11 u11d ,veitere S11riesslage11 ei11baue11

13. Bodenplatte und Wände erstellen

14. Uberschnittene Bohrpfahlwand auf UI<:.-Decke spitze11

15. T111111eldecke !Jeto11iere11

16. ~i\rbeitsplattform und Stahlträger rückbauen

17. Spundwände ziehen

Bauphasen (gültig ab Punkt 12.):

Etappe 1: Ausub u11ter \vasser bis CI<:.-Unter,vasserbetonsohle

1. Spriesslage (i\.rbeitsplattform) von Spund,vand bereits erstellt

Etappe 2: 3 tn starke11 faserarmierte11 Untenvasserbeto11 beto1iiere11

Etappe 3: \vasser in der Baugrube 4.5 m lenzen

Etappe 4: 2. Spriesslage einbauen und das \vasser in der Baugrube

11ochmals 4 m lenzen

Etappe 5: 3. Spriesslage einbauen und das \vasser bis -1'iushubsohle lenzen

Verdankungen: An dieser Stelle möchte ich mich ganz herzlich bei meinem Bachelorarbeitbetreuer Herrn Prof. P. Thalparpan für die Unterstützung und wertvollen Hinweise bedanken. Ebenfalls bedanken möchte ich mich bei Herrn G. Morri vom Büro Gysi Leoni Mader AG für die Vorlageberichte, für das Bereitstellen der Statikprogramme und der Infrastruktur (Drucker, Plotter, Kopierer).

Nicola Ghiringhelli Fach: Untertagbau

Dozent: Dr. M. Ramoni

Experte: Dr. S. Bergamin Tunnel Ruckhalde

~rojel<t6esctirie6

Diese Bachelorarbeit begrenzt sich auf die Bearbeitung der bergmännischen Strecke der sogenannten Variante West Stern des Projektes „Tunnel Ruckhalde". Der Ersatz der heutigen Zahnstangenstrecke durch diesen Tunnel ist zentraler Bestandteil d neuen Durchmesserlinie der Appenzeller Bahnen. Da die neue Linienführung unterirdisch ohne Behinderung des lnäiviciualverkehrs verläuft, weräen die im Abschnitt bestehenden Bahnübergänge Hochwachtstrasse, Solitüdenstrasse und Demutstrasse ersatzlos aufgehoben. Dies erhöht die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer und ermöglicht Verbesserungen bezüglich Strassenraumgestaltung.

Technische Daten

Tunnellänge: 560 m (250 m im Lockerstein; 310 m im Fels) Anzahl Gleise: einspurig (schmalspurig) Gefälle: 74 °/oo (steigend in Richtung Riethüsli)

Geologische und hydrogeologische Verhältnisse

Neue Linienführung (rot)

Das Gebiet „Ruckhalde" war damals eine Schmelzwassertal. Es hat sich dann mit der Zeit mit Moränematerial bzw. wasserführende Kies-Sande des Gletschers gefüllt. Aufgrund der Ergebnisse von den Sondierbohrungen konnte die Struktur des Bodens entlang der Linienführung in 3 geologische Einheiten gegliedert werden, nämlich: der Molassefels, einer Übergangsbereich Molassefels-Moräne, Lockergestein. Die Überlagerung beträgt im besiedelten Gebiet am kleinsten 20 m. Der Tunnel liegt im Grundwasser, welches nicht oder nur um ein paar Meter gespannt sein kann.

Bauzeit

Vorbereitung Installationen: 3 Monate Voreinschnitt: 3 Monate Gesamte geschätzte Vortriebszeit: 15 Monate Innenausbau (beginnt erst wenn der gesamte Vortrieb abgeschlossen ist): 6 Monate Bahntechnik und Inbetriebnahme: 1 Jahr Gesamte geschätzte Bauzeit: 39 Monate (3.2 Jahre)


Bachelorarbeit 2011

Vortriebs- und Sicherungskonzept im Lockergestein

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Anzahl geplante Sicherungsprofile: 4 Bauhilfsmassnahmen: Jetschirm + Brustpfähle Vortriebsart: Abbau mit Bagger (Vollausbruch) Maximale Abschlagslänge: 1.0 m Schwierigkeiten: - kohäsionslose Kies-Sande

,::/ 100 Stahhstnprttzb&ton , - ,

Sprlztetonfllllung

- Anwesenheit von Grundwasser Gefährdungen: - Tagbrüche

- Ortsbrustinstabilität - unzulässige Oberflächensetzungen

infolge Niederbrüche - Schlamm- bzw. Wassereinbruch

Vortriebs- und Sicherungskonzept im Fels

Anzahl geplante Sicherungsprofile: 3 Bauhilfsmassnahmen: keine

jf.,d@r Vortmbwteppe

Vortriebsart: konventioneller Sprengvortrieb (Vollausbruch) Maximale Abschlagslänge: 3.0 m Schwierigkeiten: - kohäsionslose Kies-Sande

- Anwesenheit von Grundwasser Gefährdungen: - unzulässige Hebung der Sohlgewölbe

infolge Quellen - Ablösungen von Bruchkörper aus dem First

ormalprofile

Einwirkungen: - Auflockerungsdruck - Wasserdruck (LG)



VCKtrtebeetappe 10 m

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\_ ~~HE:~ statffa1ar1prttzbeton 15 c 1

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Profiltyp VI

9 Sweller Anker L = 5 m

Profiltyp 1

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1500

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20 an Sp1ltzbeton mt BowehNnganetz zweilagig

Abdichtung Bau1echnischer Nutzraum

~ ~ ~ Beton C30/37

- Quelldruck (im Fels) ~

~usbau: zweischalig (aufgrund der hydraulischen Verhältnisse)

Lichtraumprofil: Typ A (Schmalspurbahnen)

1 , ar ~ 5 (!)

2.0% ~ ~2.0%

Ka elKanal ~.-,L_-~ \ Enl'wi:isserung 720 Löschwa serleitung

Normalprofil im L:ocl<ergeste1n Normalprofil im Fels

Stärke der Aussenschale: variiert je nach eingesetztem Sicherungsmittel und Spritzbetonstärke Stärke der inneren Ortsbetonschale (Gewölbe): 25 bis 35 cm Stärke der inneren Ortsbetonschale (Sohle): 25 bis 60 cm

Raphael Angehrn

Dozent: W. Borgogno

Experte: A. Bättig

Variantenstudium Einleitung I Die Brücke Kanal Gillhof auf Uzwiler Gemeindegebiet überquert den stillgelegten Färbereikanal. Die Brücke genügt den heutigen Verkehrslasten nicht mehr und ist in einem sehr schlechten Zustand. Deshalb ist ein Neubau erforderlich.

Varianten I Als erstes wurde ein Variantenstudium durchgeführt, in dem vier Varianten genauer geprüft wurden:

• Variante 1 :

3-Feld-Brücke

• Variante 3:

Rahmenbrücke

• Variante 2:

• Variante 4:

Betonelement-Brücke

Studium I In einer umfassenden Handstatik wurden für jede Variante näherungsmässige Abmessungen bestimmt. Jede Variante wurde eingehend auf ihre Gestaltung, Statik, Fundation, Lagerung, Besonderheiten, Kosten und Vor- und Nachteile untersucht.

Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 3-Feld-Brücke ,:vollplatte: V-Stiel -Brücke ,: Flottenbalken) Rahmenbrücke (Plattenbalken) Betonalement -Bri:cka

Äusseres Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL

Erscheinungsbild 15% 6 0.9 15% 8 1.2 15% 8 1.2 15% 5 0.8

Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Dauerhaftigkeit

25% 5 1.3 25% 7 1.8 25% 9 2.3 25% 7 1.8

Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Bauprozess

15% 7 1.1 15% 5 0.8 15% 6 0.9 15% 9 1.4

Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Baukosten

25% 7 1.8 25% 7 1.8 25% 5 1.3 25% 7 1.8

Unterhalt/ Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL Gewicht Punkte TOTAL

Investitionskosten 20% 5 1.0 20% 7 1.4 20% 8 1.6 20% 6 1.2

Gesamttotal 6.0 6.9 7.2 6.8

Beurteilungstabelle ..

Auswertung Uber ausgewählte Kriterien wurde eine Beurteilungstabelle erstellt, in der die Varianten unabhängig verglichen wurden. Als Gewinner ging die gevoutete Rahmenbrücke hervor. Sie überzeugt durch ihr äusseres Erscheinungsbild und ihre Dauerhaftigkeit.

Zürcher Hochschu le

Fach: Konstruktiver Ingenieurbau, Massivbau für Angewandte Wissenschaften

Studiengang Bau i ngen ieu rwesen


Strassenbrücke Kanal Gillhof Bachelorarbeit 2011

Modellbildung Modell Um die Brücke im Computerstatikprogramm Cedrus einzugeben können, wurde die Rahmenbrücke als aufgeklappter Rahmen modelliert.

Modell des Rahmens

Modell im Cedrus

Widerlager links

Platte Widerlager rechts

Wirkung Die Auffüllungen hinter den Widerlagern wirke wie ein flächiges Federlager, wobei die Steifigkeit der Federn gegen unten zunimmt. Die Fundamente sind gelenkig gelagert.

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Computerstatik

Modelleingabe im Cedrus-6

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Resultat I Um die Resultate aus der Eingabe im Cedrus mit dem aufgeklappten Rahmen zu überprüfen, wurde die Brücke auch im Stabstatikprogramm Statik-6 eingegeben.

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Modelleingabe im Statik-6

Vorspannung Ziel I Alle ständigen Lasten, das heisst Eigen- und Auflasten, sollen voll vorgespannt werden. => O'c = ON/mm2

St::lhlt CON\31 r 24Uz P 4460kN 00- , ' 0, ' eo, , -1 Stahlto n-CONA 31-06 , 21 Litzen , Po - 39031\:N

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-~ ·, , ,,~ - Stalitcm-CONA 31~J6, 24 Litze n, Po = 4460kN '\ ~

Kabelführung - Grundriss

Produkt I Litzenspannsystem Stahlton-CONA Spannstahllitzen, verdrillt aus 7 Drähten Nenndurchmesser: 15.7mm (0.6") Querschnittsfläche: 150mm 2

Zugfestigkeit: 1770N/mm 2

Fliessgrenze: 1520N/mm 2

S1rasse Brlir:kA

v:11

f---_46.0Q __ Deckbd 1ichl 35mm MA 11H, PmB mit Trin iLhi.J-Zufü1tr

Binderschicht 30111111 MA 11 H, F111B +---- 55 -----i'- -- 1.75 -- --+ SchulzEchicht 35mm MH 11H, PmB 1

+- GO -------f-

Jituminöser Fahrbolinübe~ang

'---..__, Stg1t n-COI\A 3 1-06

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U.· --11' -1~ -++t:=:=-fg E,--E1 l- PBD -Abdichtung f -0.38

g '& Belags keil \

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)f -Schlepppla1e

Detail Rahmenecke 1 :30

Span ng I iedNeran keru ng

__ 7 .30 __ ------+ _ 1.so _~~ eo------+

Sta hlton-CDNA 31-06

1

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1

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1

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- Spannglied-Kategorie b (Kunststoffhüllrohr) - Gussverankerung (Typ BG/FG)

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Stahlton -CO NA 31-D6 ~ ' ,_ o O·'.J CC_';· "~ \ Stahlton -CO NA 31-06 ,:u-·' / I'> Stah lton-CONA 31-06 mit je 24 Litzen w ,_, ·1 , •

e,"e1 ungen: mit je 21 Litzen mit je 24 Litzen 2x 120mm 2x 150mm Brückenentwässerung

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Querschnitt im Rahmenecken 1 :50

Geläl:ler h= 11 Lrri tlrtum ,noser __ ,,. -

Fal-rbaiTIUbergang 1

Rampe ,n Geh - und 1

Ra:twaq anpassen /

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Situation 1 :300 W IL

Längsschnitt 1-1 1 :300

Pläne

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Querschnitt 2-2 1 : 100

Kubaturen I Kosten Hauptkubaturen 1

Baukosten 1

Aushub Beton Schalung Bewehrung Spannstahl

Beton Schalung Bewehrung Spannstahl Sonstige Positionen

Baustelleneinrichtung Unvorhergesehenes Projekt u. Bauleitung Mehrwertsteuer

·, Rampe a, Geh- und Ra.:tweg anr..a~sen

UZW IL

141 Om3

660m 3

1593m 2

99'000kg 9'541 kg

198'000.- Fr. 128'280.- Fr. 297'000.- Fr. 172'818.- Fr. 438'455.- Fr.

148'087.- Fr. 138'214.- Fr. 304'071.- Fr. 138'657.- Fr.

Gesamtbausumme 1 '963'082.- Fr.

Somit ergibt sich mit einer möglichen Abweichung von 10°/o ein aufgerundeter Betrag von SFr 2'000'000.- für die gesamte Bausumme.

Regula Müller Fach: Stahlbau

Dozentin: J. Pauli

Experte: U. Kern Pilatushalle


Bachelorarbeit 2011



Anschluss ROR - ROR: Anschluss Gurte: Verbindungen Ansicht Schnitt

cn --~ 1 2 x 2 M24 SHV -- ~\ --~ .c_ @-_________ / \ \

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Auf dem Werksareal der Pilatus Aircraft Ltd. in Stans soll eine neue Montagehalle erstellt werden .

Sie überspannt eine Fläche von 61.00 m x 120.50 m und dient als Montagehalle für Flugzeuge. Die minimale lichte Höhe beträgt 7.30 m und die maximale Höhe der Tragstruktur liegt bei 17.00 m über OKT.

Es ist kein Hallenkran vorgesehen. Zusätzlich sind Werkstätte I Lagerräume, Büros, Cafetria, Visitor-Center und sanitäre Anlagen zu berücksichtigen.

Querschnitt:

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Oberg urt - , \

Strebe ~ \

\

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Binder 0:, 0

~~~ J_ ~~:J___~~.'::L- ~ '---_JL__j lc'.___----1::'.~]L___L~ ;~ j -- ~~ ~ \~ Untergurt Pfosten _;/ ~ N

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Wandriegel ~ r--Stütze

J 30.50 30.50

14.00 61.00 Anbau Halle

Die Pilatushalle wird in zwei Bereiche unterteilt, die Montagehalle (Halle) und die restlichen Räumlichkeiten (Anbau).

Die Halle wird als Ständerfachwerk mit einer Spannweite von 61.00 m und einer Höhe von 5.08 m ausgeführt. Das Dach ist von der Mitte zum Rand um ca. 4° geneigt. Die maximale Höhe der Konstruktion beträgt 14.88 m. Das Fachwerk ist gelenkig an den unten biegesteif eingespannten Stützen befestigt.

Der Anbau wird mit einem Träger als Binder ausgeführt. Dieser Gebäudeteil kann unabhängig zur Halle abgebrochen oder umgebaut werden.

Tragsystem:

Stütze: Binder:

Profile Binder Obergurt Pfetten

Pfosten Strebe Stütze

Untergurt Wandriegel Windverband

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ca ... ' ., ' -' Anschluss ROR - Blech:

HEB 360 HEB 300 HEB 220 / IPE 220

HEB 220 ROR 159x10 HEB 260 / HEB 300

HEB 260 UNP 120 LNP 100x10 (Dach) LNP 90x9 (Wand) LNP 80x8 (Anbau)

~-~ ' - 2 x 2 M24 SHV

Nach den Schweissarbeiten im Werk, werden vor Ort die Streben und Pfosten angeschraubt , sowie die Gurte zusammengeschraubt. Das Fachwerk wird am Boden zu einem Stück verbunden , bevor es an seine endgültige Lage versetzt wird.

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Kraftfluss bei Windbelastung: rn

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120 .50

Längsansicht , • Win d

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Die Fachwerksknoten haben alle dasselbe Prinzip: Es werden „Stummel" der Streben und Pfosten an die Gurte geschweisst. Die Gurte werden in einer Länge von 12.20 m geliefert.

Anschluss Anbau:

HEB 360

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HEB 220

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Fachwerkknoten: Grundriss

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Ansicht

HEB 220

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HEB 260

HEB 260

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Stützenf uss: Ansicht Grundriss

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Zur Stabiliserung der Halle werden zwei Wind-verbände in Längs- und zwei Windverbände in Querrichtung erstellt. Diese werden auf den Obergurt geschraubt und wirken mit den Pfetten resp. Obergurt als Fachwerk.

' 360

' 460

Mit dieser Massnahme können die horizontalen Kräfte aufgenommen und in den Baugrund geleitet werden.

Die wirkende Horizontalkraft wird gleichmässig auf die Windverbände verteilt (je 50°/o). Die plastische Verformung lässt eine solche Annahme zu.

Stabilisierung

Roger Straub

Dozent: W. Borgogno

Experte: A. Bättig

Auftrag Die Brücke Kanal Gillhof liegt zwischen Henau und Zuzwil und führt die Kantonsstrasse Nr. 119 über den stillgelegten Fabrikkanal und über die Zufahrtsstrasse der Reitanlage Gillhof .

Die neue Brücke ersetzt die bestehende Brücke, welche altershalber rückgebaut wurde. Der Rückbau der Brücke ist nicht Bestandteil des Projekts. Die Brücke ist optimal in die Landschaft zu integrieren.

Statisches System Sprengwerk Das Tragsystem ist einem dreifeldriges Sprengwerk mit schiefer Platte. Die Widerlager und Streben sind parallel zum Kanal Gillhof angeordnet.

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Mittelfeld

14.00 18.00

46.00

Auszug 20-Modell aus Statik 6

' ', ' '·,., Randfeld Henau

\',,2:;

14.00

Die Brückenplatte wird als Plattenbalken ausgebildet. Im Bereich der Streben sind die Unterzüge gevoutet.

Auszug Platte mit Unterzügen aus Cedrus 6

Das Sprengwerk wird als integrale Brücke konzi-piert. Die Deformationen der Platte werden durch die Widerlagerwände aufgenommen.

)1 Konzept ohne Lager und Fahrbahnübergänge

Bauablauf

Fach: Konstruktiver Ingenieurbau, Massivbau

Neubau Strassenbrücke Kanal Gillhof Henau I Zuzwil SG

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Steg 2

,I 7ft' 3.00 49

WLWest WIL

4.21

4.21

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st :ut 49 9.27'

/ 11.23" 3.1t 96" 2.91

14.00

strebe West

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9.45' j

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Grundriss 52.63

2.915 9135 3.12' 11.00

/ 11.00 3.1t 96" 2.91

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Verlegung Strasse Zufahrt Gillhof

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Verlegung Strasse

Zufahrt Gillhof

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Bachelorarbeit 2011

49 3.00 82

UZWIL

Streben Die vier Streben haben unterschiedliche Querneigungen und Längen zwischen 5.9m und 9.4m. Je zwei Streben sind v-förmig mit dem Einzelfundament monolithisch verbunden. Durch die Anordnung der Streben entsteht in der Platte eine Zugkraft in Querrichtung, welche durch Bewehrung aufgenommen wird. Im Mittelfeld des Sprengwerks entsteht eine Druckkraft.

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'=;:1 1,;5_.,J /-Ansicht vom Kanal in Brückenachse QS Strebe

Die Streben haben hohe ästhetische Anforderungen. Der horizontale Querschnitt der Streben ist ein Parallelogramm. In der Strebenachse wird das Parallelogramm zu einem Rechteck (60172cm) mit minimalen Abweichungen von 2° bei den Winkeln. Durch diese Strebenform wird ermöglicht, dass in Blickrichtung vom Kanal nur die vorderen Streben sichtbar sind. Beim Blick in der Brückenachse sind die hinteren Kanten der Streben mit den vorderen deckungsgleich. Die Streben sorgen für eine hohe Durchlässigkeit der Brücke und eine kleine Zerschneidung des Tals.

Vorspannung 8 Stahlton BBRV 4600 90 0 7mm (vier pro Steg) Vorspannkraft PO= 4048kN pro Kabel Hohe Vorspannkräfte durch Trägerschlankheit Baukosten mit Leergerüst ca. CHF 1 '450'000.-

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Querschnitt 10.80

Beläge +-----c-c-~2.1s~1---~3_2~5 ---+--~3~_2s ----+--~2=1s ______._ Fahrbahn

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_so~u~1 -++-16 1---~343_-----4---_~'43 _----4-.--10 ~1""-'----31 ~s=o Gussasphalt 105mm mit

CElander gen C/iclltlinen ASTFU

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Rad- und Gehweg Gussasphalt 75mm mit PBD Abdichtung

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Beläge nach Normalien TBASG

Schleppplatten erstellen Belag + Geländer

Stefan Bachofner Fach: Geotechnik

Dozent: P. Thal parpan

Experte: Ph. Glanzmann Tiefbahnhof Luzern

Ausgangslage Der Bahnhof Luzern ist einer der meistfrequentierten Bahnhöfe der Schweiz. Um Kapazitätsengpässe zu beseitigen ist unterhalb der bestehenden Gleise ein Tiefbahnhof geplant. Dieses zweigeschossige Bauwerk soll nebst den Perronanlagen ein Verkaufsgeschoss enthalten.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe bestand darin, im Gleisbereich des Bahnhofes den Tiefbahnhof detailliert zu be

Gleisanlagen Bahnhof Luzern

Geologie

arbeiten. Als Randbedingung wurde festgelegt, dass während der Bauphase jeweils zwei Gleise ausser Betrieb genommen dürfen.

werden

Der Tiefbahnhof kommt in eine bis zu 1 OOm mächtige Talfüllung aus geotechnisch sehr anspruchsvollen fein- und mittelkörnigem Lockergestein zu liegen. Darin befinden sich drei Grundwasserstockwerke, welche bis nahe an die Terrainoberfläche reichen oder einen gespannten (unter Druck) Grundwasserspiegel haben. Bei Grundwasserabsenkungen in der Bauphase muss mit grossen Setzungen im Umfeld des Bahnhofes gerechnet werden.

Bauablauf 1 1 1 1 1 1

Querschnitt

künstliche Auffüllungen

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Verlandungssed ime nte mit Torfschichten

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Gletscherseeablagerungen mit Feinsanden

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Etappenweise Erstellung von Schlitzwänden, Versetzung Stützen und darauf liegenem OrtbetondeckeL

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Bachelorarbeit 2011

80

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Deckelbauweise mit Druckluftwasserhaltu ng

Um unter Bahnbetrieb den Tiefbahnhof zu erstellen wurde die Deckelbauweise gewählt. Sie ermöglicht einen Bau bei gleichzeitigem Bahnbetrieb.

Deckelbauweise Nach dem Erstellen des Baugrubenabschlusses mittels Schlitzwänden und dem Versetzen der Vollstahlstützen wird ein Ortbetondeckel erstellt. Unter diesem erfolgt der etappenweise Aushub. Die Zwischendecke und die Bodenplatte stützen die Schlitzwand. Um die längerfristige Wasserdichtigkeit zu gewährleisten wird eine Innenschale mit Abdichtung erstellt. Die Schlitzwandfundationen der Vollstahlstützen dienen im Endzustand als Auftriebssicherung.

Druckluftwasserhaltung

Mittels der Druckluftwasserhaltung wird der Grundwasserspiegel unter dem Deckel abgesenkt. Dafür muss ein Überdruck von bis zu 1.6 Bar aufgebracht werden. Der Ortbetondeckel muss so nebst Bahnlasten auch auf Überdruckkräfte von der Unterseite her dimensioniert wer-

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den. Weiter ist die Arbeitszeit im Uberdruck be-schränkt und Mensch sowie Material müssen durch eine Druckschleuse, um in die Baugrube zu gelangen.

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Nach Erstellung der schalen wird der Übe nicht mehr benötigt.

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Innen-rdruck

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Stefan Marxer Fach: Verkehrswesen Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Dozent: Jürg Dietiker



Experte: Thomas Steffen Schöftland, Planung Bahnhofgebiet Bachelorarbeit 2011

Analyse Bestehendes Parkplatzkonzepte Das heutige Parkplatzkonzept besteht aus den drei Parkplätzen am Bahnhofsgebäude und den 29 Parkplätzen entlang der Bahnhofstrasse neben der Remise der WSB. Gemäss einer Studie

Problematische Schnittstellen öV, MIV und LV

Heute bestehen auf dem Bahnhofareal zahlreiche problematische Schnittstellen zwischen den verschiedenen Verkehrsteilnehmern. Ein eigentlicher Problemherd besteht beim heutigen Bahnhofplatz. Dort gibt es Schnitt-stellen zwischen allen vorhandenen Verkehrsströmen. Die Entflechtung dieser Verkehrsströme ist unabdingbar.

Fussgänger -- Velo

Bus MIV

Abbildung: Konfliktpunkte auf

Variantenstudium

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Der Vergleich zwischen Ist- und Soll-Zustand deckt zahlreiche Mängel an der heutigen Situation auf. Dies war die Grundlage für die Konzipierung und Bewertung von Teilvarianten der einzelnen Elemente (Mittelperron, Gebäude, Bushaltebereich, etc.) des Gesamtprojekts. Zudem wurden Killerkriterien formuliert, deren Missachtung eine Teilvariante, ungeachtet der übrigen Vor- und Nachteile, disqualifiziert.

Die Konzipierung der Synthesevarianten wurde mittels „Morphologischem Kasten" durchgeführt. Allfällige Zielkonflikte und Schwächen sind im „Morphologischen Kasten" schnell ersichtlich und können mit allfälligen Variationen bei Teilvarianten behoben werden.

Für die weiterführende Bearbeitung wurde die Synthesevariante „Maximal" ausgewählt, welche den gesamten Spielraum ausschöpft, der sich mit dem Zukauf der Parzellen 2241 und 459 zwischen dem heutigen Bahnhof und der Unterdorfstrasse ergibt.

Favorisierte Variante ,,Maximal'' Gesamtübersicht Synthesevariante ,,Maximal'' Die Synthesevariante „Maximal" geht wie bereits erwähnt vom Zukauf der Parzellen 2241 und 459 aus. Durch diesen Zukauf werden eine Längsaufstellung der Bushaltekanten, die Anordnung eines zweiten P+R-Standortes an der Unterdorfstrasse und die Maximierung der Erdgeschossfläche des Bahnhofgebäudes ermöglicht.

Mit den beiden P+R-Standorten ergeben sich insgesamt 75 Park+Ride-Parkplätze, 2 Kiss+Ride-Parkplätze und ein Taxiparkplatz. Der Bushaltebereich weist mit vier unabhängig befahrbaren Bushaltekanten (zwei Gelenk- und zwei Normalbushaltekanten) genügend Kapazität für zukünftige Entwicklungen auf den Buslinien von und nach Schöftland aus.

Für die Querung des Bahnhofareals ist eine Personenunterführung vorgesehen. Diese führt im Sinne der Entflechtung unter dem Bahn- und Bushaltebereich hindurch. An der Erschliessung beim Bahnhofgebäude wird auf eine Rampe verzichtet, wobei dort ein Lift installiert wird. Die übrigen Erschliessungen besitzen je eine Rampe (maximale Steigung von 12°/o am Mittelperron).

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Massnahmen und Szenarien Hochbauten

Der vorgeschlagene Hochbaugrundriss ist mit dem erforderlichen Grenzabstand von 4.0 m ins Grundstück eingepasst und weist eine nutzbare EG-Fläche von rund 940 m2 auf. Im EG befinden sich die Rämlichkeiten für die Sehalteranlagen der WSB und den Kioskbetrieb sowie grosszügige Flächen für Dienstleistungsbetriebe (Food, etc.). Die Tiefgarage bietet Platz für 51 Parkplätze (davon ein Behindertenparkplatz) sowie Relais-und Haustechnikräume.

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Abbildung: Grundriss EG - nicht massstäblich

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Fahrgasse/Restfläche

Abbildung: Tiefgarage - nicht massstäblich

Legende :

- Gleisbereich neu - Sicherheitslinie Signa l

Bereich Fahrbahn neu <'!> Signale

- Busha ltebereich ~~ Schrankenanlagen

- Vortr ittsbe reich Langsamverkeh r Parkplätze :

- Perron/Wartebere ich - Park+Ride (P+R)

- Ve loabstellbereich - Kiss+Ride (K+R)

- Begrünung - Private/Reservierte

- Rampe - BlaueZone

- Treppe - Beschränte Benutzung (nur mit Schloss/FriedhoD

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Gleis- und Perronanlagen

Das neue Konzept für die Gleis-und Perronanlagen sieht eine Anordnung mit 2 Haupt-und 2 Nebengleisen vor, wobei der Mittelperron zwischen Gleis 2 und 3 zu liegen kommt. So ist auch das Reservegleis „Gleis 3" durch einen Perron erschlossen. Am südlichen Ende des Hausperrons befindet sich die Velostation mit 120 Abstellplätzen.

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Legende :

- Gleisbereich

- Perron/Wartebereich

Fahrbahn Übergang

- Veloabstellplätze

Tino Schett

Dozent: W. Borgogno

Experte: A. Bättig

Ausgangslage Die bestehende, 1933 erbaute Brücke zwischen Henau und Zuzwil (SG) entspricht den heutigen Anforderungen nicht mehr. Ausserdem befindet sich die Brücke in einem schlechten baulichen Zustand und muss deshalb durch

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Die Brücke ist Teil der Kantons-strasse Nr. 119 und führt über den stillgelegten Fabrikkanal Gillhof sowie über die Zufahrtsstrasse zur Reitanlage Gillhof.

Systemwahl Eine Balkenbrücke erwies sich bei den vorhandenen topografischen Randbedingungen aus wirtschaftlicher und technischer Sicht als beste Lösung. Die Möglichkeit, Stützen einzusetzen und so die Spannweiten zu minimieren wird genutzt und schafft klare Vorteile. Die Lasten können gut verteilt in den Baugrund abgegeben werden. Die Zufahrtsstrasse zur Reitanlage kann erhalten bleiben.

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Fach: Massivbau

Neubau Strassenbrücke Kanal Gillhof Henau/Zuzwil


Bachelorarbeit 2011

Das neue Bauwerk besitzt eine Länge von ca. 45 m und eine Breite von 10.80 m. Über die Brücke führen eine zweispurige Fahrbahn und auf jeder Seite ein Rad-/Gehweg. Die Pfeiler sind als Doppelstützen konziepiert, damit unterhalb der Brücke eine möglichst hohe Transparenz erreicht wird.

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Die Brücke wird vollintegral erstellt. Dabei wird der Oberbau monolithisch mit dem Unterbau verbunden. Dadurch entfallen unterhaltsintensive Lagerkonstruktionen und der Bauablauf kann beschleunigt werden. Die Bewegungen des Brückenoberbaus, welche zum Beispiel aus Temperaturänderungen oder Krafteinwirkungen resultieren, stehen in direkter Interaktion mit dem Baugrund.

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Kanal Gillhof

Vergleich Brückenübergang: mit Fuge + Lagerkonstruktion:

integrale Bauweise:

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Entwässerung

Quelle • htt~ 1/serv ce.ovbt .aVbrueckentaqunq/PDl/12 Geisr .pps

Die Brückenentwässerung erfolgt über insgesamt vier Einlaufschächte. Das Wasser wird in einer Transportleitung auf der Brückenunterseite gesammelt und über die Brücke in die Strassenkanalisation geführt.


Tragwerk

.. Uberbau:


Der schief gelagerte Brückenüberbau wird als Plattenbalken ausgebildet und verläuft über drei Felder. Die beiden Stege mit der jeweiligen mitwirkenden Breite können als Haupttragelement betrachtet werden. Sie werden im Stützenbereich gevoutet . Querschnitt B - B

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Die beiden Längsträger werden so vorgespannt, dass infolge ständiger Lasten möglichst keine Zugspannungen im Beton auftreten.

Unterbau: . .

Beidseitig des Kanals ist der Uber-bau auf den Widerlagern und je zwei Einzelpfeilern gelagert. Beim östlichen Pfeilerpaar liegt der Fels in geringer Tiefe, weshalb die Kräfte dort mit einer Flachfundation abgeleitet werden können. Die westlichen Pfeiler werden hingegen auf Bohrpfählen abgestützt, die bis in den tragfähigen Fels reichen. Für die Fundierung der Widerlager werden Mikropfähle bis in den Fels abgeteuft.

Technische Daten

- Länge: - Breite: - Statisches System: - Baukosten:

45 m 10.80 m 3-Feldträger 1.1 Mio CHF

Bachelorarbeiten Bauingenieurwesen 2011

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