Bachelorarbeit Rafael Berger

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Diplomand
Rafael Berger
Betreuer
Prof. Beat Noser, dipl. Bauing. HTL/SIA,
Prof. Dr. sc. Stephan Fricker (dipl. Ing.)
Experte
Walter Wiedmer, dipl. Bauing. ETH/SIA
Disziplin
Brückenbau
Jahr
2015
Gestalterisch eigenwillige Tragkonstruktion
Ersatz des Brückenoberbaus der Kettenbrücke in Aarau

Die in die Jahre gekommene Kettenbrücke in Aarau ist dem heutigen Verkehrsaufkommen nicht mehr gewachsen. Trotz mehrmaligen Instandsetzungsarbeiten weist die in den Jahren 1948/1949 gebaute Brücke erhebliche Mängel auf. Mit einem fiktiven Projektwettbewerb suchte man unter den Studierenden der Disziplin Brückenbau an der Berner Fachhochschule eine Ersatzlösung.

Die heutige Kettenbrücke in Aarau wurde gemäss dem damaligen Stand der Technik als Gerberträger konstruiert. Doch genau diese Gelenke (neben weiteren Teilen des Brückenoberbaus und der Widerlager) weisen heute erhebliche Schäden auf. Zum Erhalt der Funktionsfähigkeit der Brücke treibt man heute in einem Wettlauf gegen die Zeit einen erheblichen Aufwand. Deshalb hat das Departement Bau, Verkehr und Umwelt des Kantons Aargau entschieden, mit einem Projektwettbewerb einen Ersatz für die Kettenbrücke zu finden.

Das Ziel: Ein Wahrzeichen Die ursprüngliche Kettenbrücke aus dem Jahr 1851, die der heutigen Brücke den Namen vererbte, galt als Wahrzeichen. Damit trat sie in die Fussstapfen ihrer Vorgängerin, einer Holzbrücke aus dem Jahr 1831. Gestützt auf diese Grundlage und mit den Kriterien Gestaltung, Baukosten, Eingliederung in die Landschaft und Innovation wählte man aus den fünf Entwürfen eines Variantenstudiums die Bestvariante zur weiteren Bearbeitung aus. Sie vereint verschiedene Tragsysteme zu einem interessanten und weltweit einzigartigen Tragsystem. Der Schwerpunkt der Vordimensionierung lag auf der Berechnung der gesamten Tragkonstruktion, deren Hauptabmessungen und den Bauprojektsplänen. Das Tragsystem besteht aus drei nach aussen geneigten Langerschen Balken, die sich durch unten liegende Bögen auf den beiden Flusspfeilern abstützten (Abb. 01). Die Fahrbahn trägt quer zur Brückenachse, was eine Reduktion der statischen Höhe der Fahrbahnplatte und somit eine ressourcenoptimierte Lösung ermöglicht.

Kostensenkung durch Vorfabrikation
Die gewählte Variante ist leider der teuerste und technisch anspruchsvollste Entwurf. Um eine Kostensenkung zu ermöglichen, ist die Ausführung ohne den Einsatz eines Lehrgerüsts vorgesehen. Diese Bauweise lässt sich aber nur mit einem hohen Vorfabrikationsgrad umsetzen. Mit dem Ausführen der Bögen in Stahl ist nur noch die Endmontage der 26 Segmente auf der Baustelle erforderlich. Die Fahrbahn kommt auf einen vorfabrizierten Trägerrost aus Betonelementen zu liegen, dessen Querträger (mit einem Stückgewicht von rund 13 t) man mithilfe eines Pontons einschwimmt und über Hebevorrichtungen an die Hänger anschliesst. Ebenfalls eingeschwommen werden die Längsträger des Trägerrosts, zwischen die Querträger eingesetzt und mit diesen monolithisch verbunden. Über den Trägerrost verlegt man vorfabrizierte Betonplatten als verlorene Schalung und stellt anschliessend mit einem 10–22 cm starken Überbeton die Fahrbahnplatte fertig. Zum Schluss folgen die Abdichtung und der Belagseinbau.

Temperatur, Das Hauptproblem
In der letzten Phase der Bachelorarbeit folgten für den Brückenoberbau die Ausführungsstatik mit den zugehörigen Plänen. Hier zeigte sich, dass die steifen Bögen beim Lastfall «Temperatur » sehr grosse Zwangskräfte in die Fahrbahn zu übertragen sind. In der Folge sind in den Längsträgern grosse Schubkräfte aufzunehmen. Als aussergewöhnliche Lastfälle wurden der Ausfall von mehreren Hängern sowie der Anprall eines Lkw gegen die Bögen überprüft. Die hohe Redundanz des Tragsystems ermöglicht aber sogar den Ausfall von zwei nebeneinander liegenden Hängern, ohne dass die Tragsicherheit der Brücke gefährdet wäre.

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