Bachelorarbeit Christian Loretz

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Diplomand
Christian Loretz
Betreuer
Jürg Conzett, Dipl. Bauing. ETH
Experte
Karl Baumann, Dipl. Bauing. ETH
Disziplin
Brückenbau, Massivbau
Jahr
2012
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Bogenbrücke für Spaziergänger
Velo- und Fussgängerbrücke über den Rhein in Chur
Zwischen Chur und Haldenstein auf dem linken Rheinufer verläuft ein etwa 3 km langer Spazierweg, der von der Stadt Chur aus noch nicht direkt zu Fuss erreichbar ist. Deshalb soll bei ­der bestehenden Autobahnunterführung eine neue Fussgängerbrücke entstehen.

Der Gehweg am linken Rheinufer beginnt bei der Felswand direkt gegenüber dem Churer Rheinquartier und endet in Haldenstein kurz vor der Strassenbrücke. Da die Autobahn das rechte Rheinufer von der Stadt Chur trennt, bietet sich nur eine Stelle für eine Erschliessung des ­Gehwegs an: die Autobahnunterführung beim Recyclingwerk an der Rheinstrasse. Die Brücke soll die Verlängerung dieser Unterführung sein.

Bogenbrücke als Bestvariante
Mehrere mögliche Brückentypen wurden untersucht: ein Rahmentragwerk und ein Sprengwerk, ein Dreifeldträger, ein Bogen und ein Spannband sowie eine Schrägseilbrücke, die im Felsen ver­­ankert ist. Die Bogenbrücke stellte sich im Varian­tenstudium als die geeignetste heraus, weil sie sich ästhetisch und technisch gut in die Um­gebung integrieren lässt. Dass der Bogen im ­Kämpferbereich die Freibordkote tangiert, wird dabei in beiden Auflagerbereichen zugelassen respektive entsprechend ausgebildet.

Dreigelenkbogen – System Maillart
Das Tragsystem der Brücke ist ein Dreigelenkbogen gemäss einem System von Robert ­Maillart. Sein statischer Vorteil ist vor allem, dass infolge Temperaturveränderungen, Schwinden und Setzungen der Widerlager keine Zwangsmomente entstehen.
Die Länge der Fahrbahn beträgt 87.30 m, wobei sie nicht aufgeständert ist, sondern vom Scheitelpunkt bis etwa in die Viertelspunkte auf den beiden Stegen aufliegt. Der Dreigelenkbogen verfügt über eine Bogenlänge von 71 m und hat einen Bogenstich von 8.73 m. In Flussrichtung ist der Bogen voll eingespannt und so gegen horizontale Einwirkungen wie Wind, Hochwasser und Erdbeben in Querrichtung stabilisiert.

Aufwendige Betongelenke
Die Nachweise der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit sind im Allgemeinen nach den SIA-Normen geführt worden. Für die ­Detailkonstruktion des Betongelenks griff man auf die fundierten Erkenntnisse von Fritz Leonhardt ­zurück und bemass und konstruierte sie nach seinen Theorien. Nachkontrolliert wurde die Krafteinleitung mittels Spannungsfeldern, die identische Resultate lieferten.

Keine kritischen Schwingungen
Das Ersatzkraftverfahren und die Antwortspektrumanalyse dienten der Bemessung auf Erd­beben. Man stellte aber fest, dass die aus ­diesem Lastfall ermittelten Schnittkräfte nicht massgebend sind für die Tragkonstruktion und damit nicht bestimmend für die Bauteil­dimen­sionen. Die erste Eigenschwingung liegt nach einer ersten Näherungsberechnung im kritischen Bereich. Somit wurde eine genauere Untersuchung durch eine induzierte Beschleunigung überprüft. Diese Resultate liegen deutlich unter der zulässigen Obergrenze von 10 % der Erdbeschleunigung (die der Mensch noch knapp wahrnehmen würde). Somit gibt es keine kritischen Schwingungen resp. Beschleunigungen für die Bogenbrücke, die berücksichtigt werden müssten.

Verformung der Widerlager
Dünne Wandscheiben verbinden die Widerlager des Überbaus mit den Kämpfern. Damit sich die Fahrbahnenfelder zum Beispiel infolge Temperaturveränderungen dennoch verschieben können, muss sich diese Wandscheibe ver­formen können. Eine Spannungsanalyse zeigte auf, dass bei einer entsprechenden Wandver­formung die zulässigen Stahlspannungen von σs = 150 N/mm2 nicht überschritten werden. Auch die horizontalen und vertikalen Kräfte bei den Kämpfern werden vom Untergrund problemlos aufgenommen. Die zu erwartenden ­Setzungen liegen im Bereich von 15 mm.

Bauzeit und Kosten
Die geschätzten Kosten für die Brücke belaufen sich auf rund 2 Mio. Fr. Die Bauzeit beträgt ca. zehn Monate, die in zwei Phasen eingeteilt werden sollen. Während der ersten Phase wird mit einem tragenden Lehrgerüst gearbeitet. In einer zweiten Phase, bis der Bogen ausgehärtet ist und die Abflusskote des Rheins den Bogen tangiert, wird das Lehrgerüst abgesenkt und kann für Montagearbeiten genutzt werden. Die restlichen Brückenelemente und Lehrgerüste werden vom Bogen getragen. Falls dann ein Hochwasser das Lehrgerüst mitrisse, würde die Brücke nicht beschädigt.
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