Bachelorarbeiten Bauingenieurwesen 2005

DiplomarbeitenBauingenieurwesen2005

Zürcher Fachhochschule

Studiengang Bauingenieurwesen

Diplomarbeit 2005

Fach : Grundbau

Neubau Geschäftshaus “Fortis“

In der Industrie Dietlikon soll ein Elektronikfachmarkt erstellt werden. Das Gebäude mit einem dreieckigen Grundriss wird über zwei Untergeschosse verfügen, in welchen sich eine Tiefgarage und Lagerräume befinden. Dazu muss eine Baugrube von 8.33m Tiefe und einer Fläche von ca. 1400m2 ausgehoben werden.

Geo- und Hydrogeologische Verhältnisse Der Baugrund setzt sich aus eiszeitlichen und nacheiszeitlichen Sedimenten zusam-men. Die nacheiszeitlichen Sedimente reichen bis eine Tiefe von ca. -4.00 und sind daher für die Fundation unbedeutend. In den eiszeitlichen Seeablagerungen ist vor-wiegend Seebodenlehm anzutreffen. Der Boden ist zusätzlich von Sandschichten durchzogen. Diese enthalten artesisch gespanntes Grundwasser mit einem Druckni-veau von knapp unterhalb Terrain bis ein Meter darüber.

Baugrubenabschluss Die Baugrube wird in Deckelbauweise mit Schlitzwänden erstellt. Das besondere bei der Deckelbauweise ist, dass von oben nach unten ge-baut wird. Als erstes werden rund um die Baugrube Schlitzwände er-stellt. Danach wird der erste Deckel, hier die Decke 1.UG, betoniert. Erst jetzt wird mit dem Aushub des 1.UG, welcher unter der Betonde-cke erfolgt, begonnen. Ist die Höhe der Decke 2.UG erreicht, wird diese erstellt um danach das 2.UG auszuheben. Zum Schluss wird die Bodenplatte eingebracht. Durch den wasserdichten Baugrubenab-schluss kann das Grundwasser in den Sandschichten entspannt wer-den, ohne dass es bei benachbarten Gebäuden zu Setzungen kommt. Als Abstützung der Schlitzwänden dienen die Decken des 1. und 2.UG (Deckel). Die Schlitzwände verfügen über eine grosse Steifigkeit, wo-mit die Defromationen trotz der grossen Kräfte klein bleiben.

Fundation Die Lasten der Stützen werden durch Pfähle in den Untergrund abge-tragen. Die Bodenplatte dient nur zur Übertragung des Auftriebs-drucks auf die Stützen und Schlitzwände. Die Grossbohrpfähle haben einen Durchmesser von 1.50m. Die Länge ist von der aufzunehmenden Last abhängig.

Markus Werffeli

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Diplomarbeit 2005

Fach : Grundbau

Zentrumsgestaltung Bäretswil Neubau Mehrzweckhalle mit Tiefgarage Um was geht es? Im Rahmen der Zentrumsplanung Bäretswil ist ein Neubau einer Doppelturnhalle mit Tiefgarage geplant. Das Verfahren mit welchem dieser Bau erstellt wird, nennt sich „Deckelbauweise“. Bei der Deckelbauweise werden vor dem Aushub der Baugrube, die Aussenwände der Untergeschosse von oben her erstellt. Diese Wände dienen zur Abstützung der Baugrube, damit diese nicht einstürzt. Im nördlichen Bereich grenzt die Baugrube an das heutige Schulhaus. Damit das bestehende Schulhaus während dem Bau der Mehrzweckhalle nicht zusammenfällt, muss es abgestützt (Unterfangen) werden. Baugrubenabschluss Die Schlitzwände werden in Etappen erstellt. Mit Hilfe eines Seilbaggers wird ein 0.60m breiter Schlitz ausgehoben. Sobald die geforderte Tiefe erreicht ist, wird der Schlitz armiert und betoniert. Die Etappen werden solange wiederholt, bis die Schlitzwand rund um die Baugrube reicht.

Unterfangung des bestehenden Schulhauses Für die Unterfangung des bestehenden Schulhauses wird zuerst eine Bohrung erstellt. Aus einer Düse wird ein Wasser-Zement-Gemisch unter hohem Druck in den Boden gepresst. Die Düse dreht sich und wird langsam nach oben gezogen. So entsteht eine Jetting-Säule. Diese Säulen werden nebeneinander erstellt, bis eine geschlossene Wand unter dem bestehenden Schulhaus vorhanden ist. Anschliessend kann mit dem Aushub begonnen werden.

Fundation des Neubaus Um ein Gebäude zu fundieren, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Falls guter Baugrund vorhanden ist, kann ein Neubau mit einer Betonplatte (Flachfundation) fundiert werden. Bei diesem Projekt ist der Baugrund aber so schlecht, dass die Fundation nur mit einer Betonplatte nicht genügen würde. Das Gebäude würde einsacken und sich möglicherweise auch verkippen. Um dies zu verhindern wurde eine Pfahlfundation gewählt. Die Gebäude-lasten werden durch die Pfähle weiter in eine tiefer liegende Bodenschicht (Moräne) geleitet. Diese Schicht ist viel tragfähiger und kann diese Lasten problemlos aufnehmen.

Michael Rüegg


Diplomarbeit 2005

Fach : Konstruktiver Ingenieurbau/Holzbau

Sitterbrücke bei Leutswil

Simon Rüegger

PASSEND

Die neue Brücke passt in die ländliche Umgebung von Bischofszell.

Das Lichtraumprofil wird nicht beeinträchtigt.

TRANSPARENT Durch das offene Geländer wirkt die Brücke als Ganzes leicht und hell. Es entsteht keine einengende Wirkung.

MODERN

Das Geländer ist das gestalterische Element der Brücke.

Die Kombination von Holz und Chromstahl verleiht ihr einen

besonderen Touch.


Diplomarbeit 2005

Fach : Konstruktiver Ingenieurbau

Ersatz Sitterbrücke LeutswilErsatz Sitterbrücke LeutswilErsatz Sitterbrücke LeutswilErsatz Sitterbrücke Leutswil Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Neubau der Sitterbrücke Leutswil in Holz entworfen, konstruiert und bemessen. Bestehende Betonbrücke

Die 1910-11 erstellte Betonbrücke über die Sitter bei Leutswil verbindet den

Weiler Leutswil mit Bischofszell. Die Brücke dient der Erschliessung des

Weilers für Lastwagen, Personenwagen sowie Fussgänger und Radfahrer.

Allgemeine Alterungs- und Verwitterungserscheinungen sowie

Betonabplatzungen mit stark rostender Bewehrung führten dazu, dass die

Nutzlast vor längerer Zeit auf 6.0 t begrenzt werden musste.

Der sehr schlechte Zustand der Brücke bewog die Eigentümer einen Ersatz der

bestehenden Betonbrücke zu planen.

Neubau in Holz

Das Hauptragsystem der Brücke bilden

2 x 2 Druckbögen aus Brettschichtholz-

trägern, die die Lasten über je eine

Spannweite von 27.25 m abtragen.

Um die statische Stabilität des gesamten

Objektes zu sichern, wurde jeder Bogen

jeweils aus zwei Bogenelemeten konzipiert. Die Bogenelemente liegen im Auflagerbereich 1.50m weit auseinander und

vereinen sich im Firstbereich. Durch einen zusätzlichen Querverband aus Stahlzugstäben zwischen den Bogenelementen

erhält das Tragsystem damit die nötige Steifigkeit.

Das Sekundärtragwerk bilden sechs Längsträger aus Brettschichholz, die über die ganzen zwei Brückenfelder gespannt sind.

Diese leiten dann die Kräfte weiter zu den sechs Stahlbetonquerträgern, die wiederum die Kräfte in den Bogen einleiten.

Schmitz BeatSchmitz BeatSchmitz BeatSchmitz Beat

(bestehende Betonbrücke)

(Skizze: Neubau in Holz)

Bei der 80m langen und 11m breiten Fussgänger-überführung über die A1 handelt es sich um eine vorgespannte Plattenbalkenbrücke mit zwei Haupt-trägern im Querschnitt. Das Sprengwerk wird als Zweigelenkrahmen ausgeführt, das am Stützenfuss gelenkig und an den Brückenträger biegesteif angeschlossen ist. Auf der nördlichen Seite der Autobahn führt eine Treppenkonstruktion, die abgetrennt von der eigentlichen Brückenkonstruktion als Widerlager dient,auf das Niveau der Fussgängerüberführung bzw. der Zuschauerterassen des Stadions.


Diplomarbeit 2005

Fach : Konstruktiver Ingenieurbau / Massivbau

Neubau Stadion-Passarellen St. Gallen Überführung Autobahn A1 West Da das bestehende Stadion Espenmoos in St. Gallen den heutigen Anforderungen der UEFA nicht mehr genügt, wird in St. Gallen Winkeln ein neues Fussballstadion geplant. Zur Erschliessung durch den öffentlichen Verkehr sind mehrere Zugänge über die Zürcherstrasse und die Autobahn A1 zu planen.

Lichtraumprofil A1 südliche Fahrbahn

Lichtraumprofil A1 nördliche Fahrbahn

Lichtraumprofil Bypass 2

Lichtraumprofil A1 Ausfahrt

nach Winkeln

Lichtraumprofil Fussgängerweg

LichtraumprofilFeuerwehr

Sandro Nöthiger

Situation

Längsschnitt

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Neubau StadionNeubau StadionNeubau StadionNeubau Stadion----Passarellen St. GallenPassarellen St. GallenPassarellen St. GallenPassarellen St. Gallen Überführung Überführung Überführung Überführung Zürcherstrasse WestZürcherstrasse WestZürcherstrasse WestZürcherstrasse West ��

Bildquelle:�www.stadion-sg.ch

�AllgemeinesAllgemeinesAllgemeinesAllgemeines�Für�die�Erschliessung�durch�den�öffentlichen�Verkehr�sind�mehrere�Zugänge�über�die�Zürcherstrasse�und�die�Autobahn�A1�zu�erstellen:�Es�sind�total�vier�neue�Fussgängerbrücken�notwendig.�Bei�diesem�Auftrag�handelt�es�sich�um�die�Überführung�Zürcherstrasse�West.�

�Beschreibung�der�FussgängerbrückeBeschreibung�der�FussgängerbrückeBeschreibung�der�FussgängerbrückeBeschreibung�der�Fussgängerbrücke��Die�Tragkonstruktion�in�Spannbeton�besteht�aus�einem�einfachen�Balken,�der�als�Trog�ausgebildet�wird.��Die�Spannglieder�werden�in�den�Brüstungen�angeordnet.�Die�Nutzbreite�beträgt�7.20m.��

Der�Überbau�der�Platte�besteht�aus�einem�bituminösen�Belag�mit�einem�Dachgefälle�von�1.5%.�Der�Aufbau�besteht�aus�30�cm�Beton,�einer�abdichtenden�Bitumenbahn,�einer�Tragschicht�aus�bituminösem�Belag�(HMT�16�N)�und�eines�Asphaltbetons�(AB�6L).�Damit�der�Belag�dicht�und�porenfrei�wird,�wird�der�Asphaltbeton�eingestreut.�Als�Abwurfschutz�ist�eine�leichte�Stahlkonstruktion�vorgesehen,�die�auf�den�Brüstungen�fixiert�wird.�Daran�werden�die�Stahlgitter�angeschweisst.��Bei�der�Treppe�wird�ein�vorfabriziertes�Betongeländer�montiert.��Unterhalb�der�Konsolen�der�Brüstungen�wird�eine�spezielle�Beleuchtung�angebracht,�die�je�nach�Mannschaften�in�den�entsprechenden�Farben�leuchtet.�

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Sami VeseloskiSami VeseloskiSami VeseloskiSami Veseloski �

Überführung�Zürcherstrasse�West�

Querschnitt�durch�Treppe


Diplomarbeit 2005

Fach : Konstruktiver Ingenieurbau / Massivbau

Neubau Stadion-Passarellen St. Gallen Überführung Zürcherstrasse Ost Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Diplomarbeit war eine Fussgänger-überführung beim Stadion St. Gallen so zu entwerfen und zu bemessen, dass das Bauwerk den Ansprüchen der Gebrauchstauglichkeit, Tragsicherheit, Wirtschaft-lichkeit, Dauerhaftigkeit und Ästhetik gerecht wird.

Tragsystem

Die Haupttragwerkelemente bilden zwei über drei Felder durchlaufende Betonbalken. Die Balken sind über den Stützen hori-zontal verschiebbar gelagert. Zwischen den beiden Balken wird eine 30 cm starke Platte angeschlossen. Horizontalkräfte in Fahrbahnrichtung werden durch das Auflager bauseits aufgenommen. Senkrecht zur Fahrbahnachse werden die Kräfte vom Auflager bau-seits und dem Auflager Süd aufgenommen, wo sie über das Podest und die Treppe in den Baugrund geleitet werden. Die vertikalen Lasten werden über die Stützen in den Baugrund geleitet. Die Fundation besteht aus Einzelfundamenten.

Konstruktion

Da das Endfeld bei der Stadionseite aus ästhetischen Gründen sehr kurz ist, entstehen beim Auflager bau-seits, bei ungünstiger Lastanordnung, Zugkräfte. Diese sind jedoch nicht sehr gross (74kN) und wer-den durch das Eigengewicht der Stadionwand kom-pensiert. Um die Zugkräfte in die Wand leiten zu können wurde die Platte an die Stadionwand ange-schlossen. Aus ästhetischen Gründen wird bei den Stützen ein Spickel von 17 cm Stärke über die Balken hinaus geführt. Zudem wird der Querschnitt der Stüt-ze mit zunehmender Höhe breiter.

Kosten

Die Kosten der Brücke belaufen sich, nach einer ersten Schätzung über das Ausmass, auf 465'837 CHF.

Martin Gossweiler


Diplomarbeit 2005

Konstruktiver Ingenieurbau / Stahlbau

Neubau Stadion-Passarellen St. Gallen Überführung Autobahn A1 Ost Im Zuge des Stadion-neubaus in St. Gallen habe ich den Auftrag zur Planung der Fussgänger-brücke A1 Ost erhalten.

Bildquelle: www.stadion-sg.ch

Die Fussgängerbrücke führt über die 2 x 2 spurige Nationalstrasse A1, welche mit Verzögerungsstreifen und Standstreifen ausgestattet ist. Im Sinne der Stahlbau-Diplomarbeit wurden für die Realisierung des Auftrages ausschliesslich Stahlbau-lösungen in Augenschein genommen.

Beim Objekt ist eine gesamte Höhendiffe-renz von 11.25m zu überwinden. Eine erste Teilhöhen-überwindung auf 6.00m Höhe erfolgt an der

Nordseite des Objektes über zwei sich vereinenden

Treppenläufe. Die restliche Höhen-differenz von 5.25m wird mittels einer Zweifeld-Fachwerkbrücke mit der Gesamtlänge von 65.00m überwunden. Die lichte Breite der Brücke beträgt 11.00m und die der Treppenläufe 6.00m. Da von den Auflagen her ohnehin ein Schutz gegen den Abwurf von Gegenständen von der Brücke auf die Autobahn vorzusehen ist, wird die vorhandene Fach-werkkonstruktion zur Realisierung einer Komplett-einhausung der Brücke gleich mit verwendet. Die Einhausung erfolgt mittels Verbundglaspaneelen, welche an den Pfetten und Balken montiert werden. Um den Passanten beim durchschreiten der Brücke das Gefühl zu nehmen, dass die Dachkonstruktion zu tief liegt, und sie sich dadurch beengt respektive unwohl fühlen könnten, wurde die statische Fachwerkhöhe so gewählt, dass eine lichte Höhe von 4.00m resultiert. Die Kompletteinhausung bietet zudem den Vorteil, dass sich der Unterhaltsaufwand für den Werkschutz während der kalten Jahreszeit auf ein Minimum reduzieren lässt.

Andreas Sarno


Diplomarbeit 2005

Konstruktiver Ingenieurbau / Stahlbau

Neubau Stadion-Passarellen St. Gallen Objekt Zürcherstrasse Ost

Adrian Stillhart

Mit dem Neubau des Stadions St.Gallen in Winkeln

müssen für die Erschliessung des öffentlichen Verkehrs

4 Passarellen über die angrenzenden Strassen erstellt

werden.Die Passarelle Zürcherstrasse Ost welche mit

einer Breite von 9.3 m und einer Gesamtlänge von 40

m die Zürcherstrasse schief überquert, wird hier als

Zusammenfassung beschrieben.

Da der Standort der Fussgängerbrücke als ein

Eingangsbereich für die Stadt St.Gallen betrachtet

werden kann, musste der Gestaltung des Tragwerkes

besonders Beachtung geschenkt werden. Mit einer

Schrägkabelbrücke mit Pylon konnte gut ein Objekt mit

städtebaulichem Charakter erreicht werden.

Durch die Verwendung der Schrägkabel entstand so

ein Tragwerk, dass in seiner Längsrichtung als

Durchlaufträger mit Spannweiten von 12.9 m wirkt, der

an 2 Stellen durch die Kabel aufgehängt ist.

Der Ausgestaltung des Pylon wurde grosse Beachtung

geschenkt, da der städtebauliche Charakter dieser

Brücke massgebend von diesem abhängt. Die Neigung

um 5° zum Stadion hin, verleiht als erstes eine gewisse

Eleganz. Um den Pylon insgesamt filigran wirken zu

lassen, verläuft der Querschnitt gegen die Enden hin

konisch. Auch die beträchtliche Höhe von etwa 17 m

beeinflusst die Eingangswirkung positiv.

Ein Abwurfschutz sollen die Verkehrsteilnehmer vor

Gegenständen schützen die von der Brücke

abgeworfen werden können. Um dieser Anforderung zu

genügen wurde der Abwurfschutz als ein System aus

Rahmen und Abdeckung aus Acrylglas gewählt. Da

dadurch eine Art von Röhre geschaffen wird, muss

auch auf die Wirkung dieser besonders Beachtung

geschenkt werden. So darf diese nicht zu eingeengt

wirken, aber auch die architektonische Gestaltung im

Ganzen nicht stören. Deshalb wurde ein grosszügiges

Lichtraumprofil mit einer Höhe von 3.2 m gewählt und

der Rahmen in gebogener Form ausgebildet.

Insgesamt entstand so eine schlanke

Fussgängerbrücke, welche durch den Pylon und den

Abwurfschutz ein transparentes Eingangstor zum

Stadion und der Stadt St.Gallen bildet.

5.0%

Raum für Betriebs- und Sicherheitsausrüstung

Wechselsignal

Signal

Ban

kett

Bank

ett

2.0%

2.0%

DeckschichtTragschichtFundationsschichtÜbergangsschicht

AC 11 SACT 32 SKiessand IGeotextil

5cm12cm53cm

Bordstein

Drainageschicht Betonkies 50cmTotal 120cm

Wechselsignal

Signal

Hydrantenleitung eingesandetKabelblockSchlitzrinneSammelleitung Strassenwasser

Kabelblock

Lichte Breite = 3.50m Lich

te H

ö he

= 4 .

50m

Fahrbahn Fahrbahn

3.75 3.75

3.0%

1.00

0.80

2.00

103 0

3 0

353030

10 70

Verkehrstechnischer Nutzraum


Diplomarbeit 2005

Fach : Verkehrswesen

Heiligbergtunnel mit Tiefergelegten Vogelsangstrasse Mit der Tiefergelegten Vogelsangstrasse soll der innerstädtische Transitverkehr (vorwiegend Ziel- und Quellenverkehr zwischen der A1 und den Quartieren östlich der Altstadt) von der Axe Zürcherstrasse – Technikumstrasse auf die neue Axe der Tiefergelegten Vogelsangstrasse gelenkt werden. Durch die Entlastung der Zürcherstrasse wird insbesondere dem ÖV rascheres Vorwärtskommen ermöglicht. Der Heiligbergtunnel entlastet die Technikumstrasse einerseits, sowie die Tagbautunnel Breitestrasse anderseits.

Bergmännischer Tunnel

Wie auf der Situation ersichtlich, wird die Strecke zum Teil als Bergmännischer Tunnel, als Tagbautunnel und im konventionellen Strassenbau erstellt.

Nicole Cueni

\DA_ZUSAF.DOC

5.0%

Raum für Betriebs- und Sicherheitsausrüstung

Wechselsignal

Signal

Ban

kett

Ban

kett

2.0%

2.0%

DeckschichtTragschichtFundationsschichtÜbergangsschicht

AC 11 SACT 32 SKiessand IGeotextil

5cm12cm53cm

Bordstein

Drainageschicht Betonkies min. 30cmTotal 100cm

Wechselsignal

Signal

KabelblockEntwässerungsleitungSchlitzrinneSammelleitung Betriebswasser

Entwässerungsleitung

Lichte Breite = 3.50m Lich

te H

öhe

= 4 .

50m

Fahrbahn Fahrbahn

3.75 3.75

Verkehrstechnischer Nutzraum

1.00

0.80

2.00

1 030

3 0

353030

10 70

KabelblockHydrantenleitungeingesandetSickerleitung

Sickerleitung

Lüftungskanal

1.80

AbdichtungAusbruchssicherung

Verkleidung

R = 5.30m

Fluchtstollen ø 3m

Claudio Spagnolo

StudiengangBauingenieurwesen

Diplomarbeit 2005Fach : Verkehrswesen

Verlängerung Tramlinie 2Gegenwärtige Situation

Gegenwärtig verkehrt die Tramlinie 2 bis zum Farbhof und wendet dort. Die heutige Situation ist jedoch nicht be-friedigend, da sich die Haltestelle im Kurvenbereich der Wendeschlaufe befindet und somit nicht behindertengerecht ausgestaltet werden kann. Ebenfalls muss bis spätestens 2011 die Gleisanlage beim Farbhof altershalber ersetzt werden.Neben der Tramlinie 2 bedient auch die Trolleybuslinie 31 (Hegibach - Schlieren) und die Quartierbuslinie 35 den Farbhof. Für die Quartierbuslinie 78 und den Überlandbus 303 ist der Farbhof Endhaltestelle.

Zukünftige Situation

Zukünftig wird die Tramlinie 2 beim Farbhof durchgeleitet und zum Hermetschloo geführt. Die bestehende Halte-stelle Farbhof wird eingangs Badenerstrasse verlegt und behindertengerecht ausgeführt. Die Bushaltestellen werden neu konzipiert. Auch wird ein späterer Anschluss der �Renaissance Tramlinie 1� , sowie der Stadtbahn Limmattal, vorgesehen. Das Tramtrasse befindet sich in Mittellage von Farbhof bis Hermetschloo. An der Stelle Hermetschloo wird eine Wen-deschlaufe erstellt. Um ein allfälliges Überholen zweier Trams zu ermöglichen, wird eine Doppelhaltestelle, ebenfalls behindertengerecht projektiert.

Documents

Bachelorarbeiten Bauingenieurwesen 2005