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Vorprojekt und Kostenvoranschlag Seilbrücke „Sundbach“ 03.Juli 2014
_________________________________________________________ INHALT 1) Allgemeine Angaben 2) Ausgangslage 3) Grundlagen 4) Konstruktion 5) Koordination ARA Leitung 6) Kosten 7) Termine 8) Anhang
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1. Allgemeine Angaben
Bauherrschaft:
Einwohnergemeinde Beatenberg, CH – 3803 Beatenberg
2. Ausgangslage
Der Wanderweg vom Ruchenbühl nach Beatenbeg führt auf ca. 750müM über den
Sundgraben. Die alte Hängeseilbrücke wurde am 2. Januar 2012 während einem
grossen Murgang zerstört.
Die Gemeinde Beatenberg möchte diesen Übergang wieder herstellen um die
Durchgängigkeit des Wanderweges nach Beatenberg wieder zu gewährleisten. Die
Firma x-alpin wurde beauftragt ein Vorprojekt mit Kostenvoranschlag auszuarbeiten.
Als Grundlage für das Vorprojekt dienten die bestehenden Unterlagen der Weganlage
und alter Brücke sowie eine Geländebegehung vom Juni 2013.
Gestützt auf die Bedürfnisse der Gemeinde Beatenberg wurde das Büro IMPULS
beauftragt ein Gutachten über die Geologischen Verhältnisse und Naturgefahren zu
erstellen. Der Bericht vom 07.03.2014 dient als Grundlage zur Beurteilung der
Verankerungen und somit der Kostenrechnung.
Im Zusammenhang mit anstehenden Sanierungsarbeiten der ARA Beatenberg fand
zudem am 30. April eine Sitzung zwischen den Ingenieuren B. Sterchi / U.
Zimmermann und x-alpin statt, um die Überleitung der ARA über den Sundbach mit
der Hängebrücke zu koordinieren.
Bestehende Seilbrücke wurde am 2. Januar 2012 durch einen Murgang zerstört
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Übersicht:
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3. Grundlagen
Als Grundlagen für unser Vorprojekt und Kostenvoranschlag dienten:
- Geländebegehungen und Feldaufnahmen
- Luftbilder, Regio Gis Daten
- Bericht Büro IMPULS AG vom 7. März 2014
- Koordinationssitzung mit Projektteam ARA Sanierung, vom 30. April 2014
- Statische Vorberechnungen, Ing. Büro Hans Pfaffen, Chur
4. Konstruktion
Die Brücke wird als unversteifte Konstruktion nach dem Vorbild der sogenannten
Nepalesischen Hängeseilbrücke ausgeführt.
Technische Angaben: (Annahmen für Vorstatik)
Spannweite 75.0 Meter
Höhendifferenz Einstieg Nord – Süd 3.0 Meter
Maximaler Durchhang ohne Last 2.0 Meter
Zulässige Maximallast 6.0 kNm / Laufmeter
Gehwegbelag:
Der Laufsteg besteht aus Lärchenholz sägeroh und wird auf den, im Abstand von 1,50
m montierten, Hängerkonstruktionen verschraubt. Das Kernholz der Lärche ist allen
anderen einheimischen Nadelhölzern überlegen. Seine Haltbarkeit unter Wasser ist mit
der des Eichenholzes vergleichbar.
Hängeseilbrücke Trift (2009) mit Lärchenholz unbehandelt.
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Brücken Querschnitt:
Der Querschnitt der Brücke ist wie unten ersichtlich vorgesehen. Die oben liegenden
Tragseile dienen als Handlauf. Als optisch- und konstruktiver Abschluss des Gehweges,
dienen Kanthölzer 8/12 aus Lärchenholz sägeroh.
Absturzsicherung:
Die Absturzsicherung bestehen aus parallel zum Laufsteg gespannten Geländerseilen
welche im Abstand von 10cm montiert werden.
Als seitliche Absturzsicherung ist ein Maschendraht Geflecht 40x40mm vorgesehen.
Modell Zu- und Ausstieg der Brücken Das vorliegende Projekt geht von einem Brückenquerschnitt von ca. 63cm aus.
Hängeseilbrücke Handeck (2005) mit Maschendraht als Absturzsicherung
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Korrosionsschutz:
Alle Stahlseile feuerverzinkt nach EN 1461
Alle Stahlteile werden roh belassen (keine Verzinkung)
Windabspannungen / Stabilisationen:
Für die Brücke sind keine Windabspannungen nötig. Die Angaben basieren auf dem
Untersuchungsbericht des Dr. H. Schnetzer:
„Expertise on Windguy Arrangement for BBLL Standard Bridges Suspended Bridges &
Suspension Bridges“
Verankerungen:
Die Verankerung der Tragseile erfolgt direkt an den Pylonen bei Ein und Ausstieg. Die
Kräfte werden mit Mikropfählen über die Fundationen in das Erdreich abgeleitet. Als
Basis für Vordimensionierung der Verankerungen diente der Bericht des Büro IMPULS.
Die Kostenangaben basieren auf einer Richtofferte der Firma Gasser Felstechnik AG
5. Koordination mit ARA Ableitung Im Zusammenhang mit der neuen Ableitung der ARA Beatenberg, kann die
Überleitung zusammen mit der Brückenkonstruktion koordiniert werden.
Die Konstruktion für die ARA Leitung wird am Unterbau der Brückenkonstruktion
befestigt.
Die Dimension der Ableitung wird mit PE Druckrohr PN 10 / SDR 17 200-176.2mm
angenommen. Das Eigengewicht des Rohres beträgt 7.12kg / Meter. Zusammen mit
der verstellbaren Unterkonstruktion ist mit einer Zusatzbelastung von knapp 1 Tonne
zu rechnen.
Die Zusatzkonstruktion ist nicht in den Gesamtkosten Kapitel 6 enthalten. Für die
Unterkonstruktion und Montage der Abwasserleitung ist mit folgenden Kosten zu
rechnen:
- Metall Unterkonstruktion verstellbar SFr. 6‘000.00
- Montage der Leitung an Unterkonstruktion SFr. 3‘000.00
- Zusatzaufwand Dimensionierung / Werkstattpläne SFr. 2‘000.00
Total KV Unterkonstruktion und Montage SFr. 11‘000.00
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6. Kostenvoranschlag (+/- 15%)
Die Preisangaben enthalten nachstehend aufgeführte Leistungen und basieren auf
Richtofferten und Erfahrungswerte ähnlicher realisierter Projekte.
Engineering / Statik / Vermessung:
Vermessungsarbeiten vor Ort inkl.
Projekt, Statische Berechnungen, Werkstattpläne inkl.
Geologische Abklärungen excl.
Fundamente / Ankerungen:
Aushub / Hinterfüllung der Fundamente inkl.
Fundament- und Wandschalungen inkl.
Armierung / Einlagen inkl.
Betonarbeiten inkl. Transporte inkl.
Ankerungen für Fundamente inkl.
Schwerlastanker für Lastseile inkl.
Ankerprüfung und Protokoll inkl.
Stahlteile / Seile / Brückenkonstruktion:
Pylone (Stahl S 235 ohne Verzinkung) inkl.
Ankerteile (Stahl S 235 ohne Verzinkung) inkl.
Brückenteile, Windverband, Schraubenmaterial inkl.
Last- und Geländerseile, Handlaufseile inkl.
Lieferung Diagonalgeflecht als zusätzliche Absturzsicherung inkl.
Gehwegbelag:
Lärchenholz Planken 1490x200x45mm inkl.
Gehwegabschlüsse mit Kantholz 1490x120x80mm inkl.
Montagevorbereitungen / Montagen:
Baustelleneinrichtungen / Baustellensicherheit inkl.
Technische Vorarbeiten (keine statischen Berechnungen) inkl.
Versetzen von Pylone in Fundamente inkl.
Montage der Ankerteile für Lastseile inkl.
Aufspannen der Lastseile inkl.
Montage der Brückenkonstruktionen inkl.
Montage Maschendraht als zusätzliche Absturzsicherung inkl.
Ausrichten der Brückenkonstruktion inkl.
Abschlussarbeiten inkl.
Transporte / Baustelleneinrichtungen
Transportvorbereitungen inkl.
Transporte auf Strassen / Schiene inkl.
Transporte mit Helikopter inkl.
Übriges:
Nebenkosten, Deplacement inkl.
Total Kostenschätzung fertige Brücke ohne MWSt.
46'000.00SFr.
55'500.00SFr.
8'000.00SFr.
54'500.00SFr.
11'000.00SFr.
4'500.00SFr.
227'500.00SFr.
48'000.00SFr.
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Nicht in den Kosten enthalten sind explizit:
Bewilligungsgebühren jeglicher Art
Baubewilligungsverfahren und allfällige Berichte
Geologische Abklärungen
Fotoflüge, Broschüren usw.
Demontagen und Entsorgungen von bestehenden Konstruktionen
Gehweganschlüsse
Hochwasserschutzmassnahmen
Ausforstungen / Waldschlag / Rodungen
Baustellenzufahrten
Überfahrtsrechte für Strassen und Plätze die zur Bauausführung benutzt
werden müssen.
Allfällig nötige Landerwerbe und/oder Ausfallentschädigungen für
landwirtschaftliche Nutzflächen oder Wald
Alle nicht im Projektbeschrieb erwähnten Aufwendungen
Reservepositionen
Unterkonstruktion für ARA Leitung sowie alle baulichen Massnahmen hierzu
(siehe Kapitel 5)
Obligatorische Bauversicherung
Mehrwertsteuer
7. Termine / Bauzeit
Die Vorlaufzeit beträgt ca. 3 Monate
Die Bauzeit (ohne Zustiege und Verbindungswege) beträgt ca. 6 Wochen
Walter Brog, x-alpin Brückenbau, Innertkirchen
www.x-alpin.ch
Innertkirchen, 03.07.2014 / wbr
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8. Anhang
- Bericht IMPULS AG - Pläne
Kanton Bern Gemeinde Beatenberg
Hängebrücke Sundbach - Gefahrenbeurteilung und geo-logische Beurteilung der Brückenwiderlager
Bericht Thun, 07.03.2014
Trägerschaft/Auftraggeber
Einwohnergemeinde Beatenberg Bauverwaltung 3803 Beatenberg
Auftragnehmer
IMPULS AG Wald Landschaft Naturgefahren Seestrasse 2 3600 Thun
Projektverfasser/in
S. Fehr, H.-H. Utelli
Auftragsnummer
4-13-003 Bericht_Beurteilung_Haengebruecke_2014-01-13.docx
Visum
Inhalt 1. Ausganglage und Auftrag .................................................................................... 3
2. Geologische Verhältnisse am Brückenstandort und der Brückenwiderlager ....... 3 2.1 Grundlagen ............................................................................................................. 3 2.2 Situation ................................................................................................................. 4 2.3 Allgemeine Geologie ................................................................................................. 4 2.4 Geologische Verhältnisse an den Brückenwiderlagern ................................................... 5
3. Gefährdung der Brücke durch Hochwasser, Murgänge und Schwemmholz ......... 8 3.1 Grundlagen ............................................................................................................. 8 3.2 Grundannahmen ...................................................................................................... 8 3.3 Berechnungsformeln ................................................................................................ 9 3.4 für die Berechnung verwendete Werte ..................................................................... 10 3.5 Ergebnisse ............................................................................................................ 10
3.5.1 Abfluss (Wasser und Murgang) ....................................................................... 11 3.6 Beurteilung / Schlussfolgerung ................................................................................ 11
4. Beurteilung der Brücke und ihrer Widerlager hinsichtlich anderer Naturgefahren .............................................................................................................................. 12 4.1 Grundlagen ........................................................................................................... 12 4.2 Sturzprozesse ........................................................................................................ 12 4.3 Rutschungen ......................................................................................................... 13
Anhänge Anhang 1 Geländemodell 1:1'000 Anhang 2 Geologisches Profil 1:500 im Brückenquerschnitt
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Hängebrücke Sundbach Bericht_Beurteilung_Haengebruecke_2014-01-13.docx/07.03.2014
1. Ausganglage und Auftrag Die bestehende Hängebrücke, dank welcher der Wanderweg vom Ruchenbühl nach Beaten-berg den Sundgraben überwindet, wurde am 2. Januar 2012 durch einen Murgang im Sund-graben zerstört und ist seither nicht mehr passierbar. Die Gemeinde Beatenberg möchte diese Brücke wieder herstellen, damit diese Wegverbindung wieder besteht. Die Firma X-Alpin wurde beauftragt, ein Projekt für diese neuen Brücke aus-zuarbeiten. Das Büro IMPULS wurde mit Schreiben vom 26.06.2013 beauftragt, ein Gutachten zu erstellen, in welchem die Gefährdung dieser neu geplanten Brücke hinsichtlich Naturgefah-ren und die geologischen Verhältnisse an den Brückenwiderlagern beurteilt werden.
2. Geologische Verhältnisse am Brückenstandort und der Brü-ckenwiderlager
2.1 Grundlagen [1] Geländebegehungen vom 16.08.2013, 05.09.2013 und vom 07.03.2014. [2] Gefahrenkarte der Gemeinde Beatenberg. IMPULS / geo7, Juli 2008. [3] Geologische Karte der Gebirge nördlich von Interlaken, 1:50'000. P. Beck 1905 - 1909. [4] Richtlinie über dieTypenprüfung von Schutznetzen gegen Steinschlag (BUWAL 2001).
Ergänzungen zu Kapitel 7 “Fundation” - Verankerung und Fundation von Schutznetzen gegen Steinschlag. Entwurf Februar 2008.
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2.2 Situation Die allgemeine Situation ist in nachstehender Abbildung dargestellt:
Abbildung 1: Situation am Brückenstandort, als rote Linie eingezeichnet ist die projektierte Brücke.
2.3 Allgemeine Geologie Der Sundgraben ist durch eine tektonische Störungszone innerhalb der helvetischen Decken vorgezeichnet, entlang welcher relevante horizontale und vertikale Bewegungen stattgefunden haben müssen. Die Hangterrassen links und rechts des Sundgrabens sind aus Hohgant-sandsteinen und Kreidekalken gebildet, welche in den flacheren Hangpartien von einer unter-schiedlich mächtigen Moränenschicht (Aaregletscher) überlagert sind. Die Einhänge des Sund-graben werden durch Eocäne Schiefer und Flyschgesteine im Allgemeinen gebildet. Diese zeichnen sich durch eine rasch wechselnde Abfolge von tonreicheren und sandreicheren Lagen aus. Diese Schiefer und Flysche sind im Vergleich zu den Kalken und Sandsteinen weich und verwitterungsanfällig. Sie sind vom Kegelhals bis zum geplanten Brückenstandort stellenweise im Bachbett anstehend. Überlagert werden sie in den flacheren Hangpartien lokal durch Morä-nenablagerungen und in den steileren Hangpartien durch Gehängeschutt. Rechtsseitig des Baches haben sich zwischen 650 und 760 m ü. M. grössere Rutschungsflächen ausgebildet. Oberhalb des geplanten Brückenstandortes treffen wir im Bachbett und an den Grabeneinhän-gen auf mächtige Bergsturz- und Moränenablagerungen über dem Festgestein (interglaziales Bergsturzmaterial, sog. Sundbrekzie). Diese Lockergesteinsablagerungen sind teilweise schon grossflächig verrutscht respektive anfällig gegenüber Rutschungen.
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2.4 Geologische Verhältnisse an den Brückenwiderlagern
Standort linksufrig:
Feldbefunde Der Standort des linksseitigen Brückenwiderlagers befindet sich in der Lichtung der mässig ausgeprägten Hangterrasse, genannt Mettle (siehe auch Anhang 1 und Querprofil in Anhang 2). Unterhalb dieser Terrrasse fällt der Hang wieder steil gegen den Sundbach ab. Oberhalb der Lichtung wird der Hang auch wieder steiler. Dort wie auch unterhalb der Terrasse gegen den Sundbach hin ist der an der Oberfläche anstehende Fels erkennbar. Es handelt sich um schiefrige Kalke und Schiefer, die Schieferung steht rund 70 bis 80° steil und verläuft hangpa-rallel. Unterhalb der Hangterrasse ist der Fels stark geklüftet und oberflächlich verwittert. Auf der Hangterasse selber wird der Fels durch Moränenmaterial überdeckt. Deren Mächtigkeit ist unbekannt. Aufgrund des hangauf- und hangabwärts sowie weiter hinten am Bach anstehen-den Fels vermuten wir, dass die Mächtigkeit meist zwischen 5 und 10 m beträgt. Moräne: tonig, stark siltiger Kies mit viel Sand, Steinen und Blöcken; oberflächlich aufgelo-ckert, darunter aber durch die glaziale Vorbelastung überkonsolidiert. Äusserer Tragwiderstand: Der charakteristische Wert Ra,k des äusseren Tragwiderstandes dient zur Bestimmung der notwendigen Verankerungslänge und wird aus Ankerzugversuchen ermittelt. Dieser liegt ge-mäss [4]erfahrungsgemäss in folgenden Grössenordnungen: Art des Untergrundes Grenzen der äusseren Tragwiderstände Fels, hartes Gestein, Kompakt > 90 kN/m Fels geklüftet, Sedimentgesteine hart, Morä-ne hart
> 50 kN/m und < 90 kN/m
Sedimentgestein verwittert, Moräne verwit-tert, Kiese dicht
> 25 kN/m und < 50 kN/m
Hangschutt locker, Kiese locker < 25 kN/m Tabelle 1: Grössenordnungen über charakteristische äussere Tragwiderstände (aus [4])
Liegen keine Daten über Ausziehversuche vor, respektive werden bei kleineren Bauvorhaben keine Ausziehversuche durchgeführt, so kann der charakteristische Tragwiderstand ist aus dem folgenden Diagramm entnommen werden.
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Abbildung 2: Charakteristischer Ausziehwiderstand Ra,k (aus [4])1
Am vorliegenden Standort schlagen wir vor, für die Lockergesteinsüberdeckung die Werte für schlechte Böden zu verwenden und so für eine Verankerunglänge von 5 m von einem Aus-ziehwiderstand von rund 60 kN/m (Ra, k = 300 kN) auszugehen. Im Fels kann von einem Aus-ziehwiderstand von 90 kN/m ausgegangen werden, da der Fels schiefrig ist und die Bohrrich-tung senkrecht zur Schieferung erfolgt. Zu beachten ist, dass in Ankerrichtung (= angenommen als Richtung der Brücke) gemäss An-hang 2 mehr als 20 m Moränenmaterial zu durchbohren sind, bevor der Fels erreicht wird. Der Bemessungswert des Tragwiderstandes ergibt sich aus dem Tragwiderstand des Bauteiles mit dem Widerstandsbeiwert M. Es gilt: Rd = Rk / M; M = 1.35 Der innere Tragwiderstand des Ankers ergibt sich aus dem Stahlquerschnitt und der Stahlgüte (Fliessgrenze). Dieser soll durch den Ingenieur bestimmt werden. Der Bemessungsbeiwert für die Berechnung des Bemessungswertes Ed wie auch die zu erwar-tende Lasteinwirkung muss vom Ingenieur festgelegt werden. Die Tragsicherheit für die Ver-ankerung gilt als nachgewiesen, wenn das Bemessungskriterium Ed ≤ Rd erfüllt ist. Diese ist durch den Ingenieur nachzuweisen.
Standort rechtsufrig
Feldbefunde Das rechtsufrige Brückenwiderlager kommt in den steilen Hang zu liegen, welcher unterhalb
1 Mittlerer Boden: Dicht gelagert mit kohäsivem Feinmaterial (z.B. grober Blockschuttt mit Anteilen an bindigem Feinmate-
rial, trockener Kiessand).
Schlechter Boden: Locker gelagert, mit kohäsionslosem, nicht bindigem Feinmaterial mit tiefem Reibungswinkel (feuchte, feinkörnige Verwitterungsprodukte, die nur eine schlechte Verzahnung zwischen Anker und Boden erlauben), Geröllhalden. Sehr lockerer Boden: Sehr locker gelagert, humusartig, mit Hohlräumen.
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der Lichtung und dem bestehenden Weg gegen den Sundgraben abfällt. Am unmittelbaren Standort des geplanten Widerlagers ist der anstehende Fels nicht aufgeschlossen, sondern von Hangschutt überdeckt. Aufgrund der in der Umgebung angetroffenen Felsaufschlüsse und der Hangsteilheit vermuten wir, dass der Fels an diesem Standort in 0.5-2 m Tiefe anstehend ist. Hangschutt: siltig, sandiger Kies mit Ton, Steinen und Blöcken äusserer Tragwiderstand Ra,k: Für den Hangschutt kann gemäss obiger Herleitung schlechter bis sehr schlechter Boden an-genommen werden. Bei einer Verankerungslänge von 3 m ergibt sich so ein charakteristischer Ausziehwiderstand von rund 30 kN/m. Für die ersten 2 m im Fels können 70 kN/m und auf der folgenden Verankerungslänge im Fels 90 kN/m angenommen werden.
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3. Gefährdung der Brücke durch Hochwasser, Murgänge und Schwemmholz
3.1 Grundlagen [5] Unwetterdokumentation Sundgraben und dazugehörende StorMe-Formulare. Entwurf.
geo7, 16.03.2012. [6] Hochwasserschutzprojekt Sundlauenen. Vorprojekt. Mätzener+Wyss & NDR Consulting,
Juli 2010. [7] Gefahrenkarte der Gemeinde Beatenberg. IMPULS / geo7, Juli 2008.
3.2 Grundannahmen Die Hochwassersicherheit der neu geplanten Brücke kann nur abgeschätzt, aber nicht genau berechnet werden. Dies aus folgenden Gründen:
• Die Brücke befindet sich über einem natürlichen Gerinne, dessen Abmessungen nicht genau gemessen, sondern abgeschätzt werden.
• Die Fliessgeschwindigkeit des Wassers sowie die Kapazitäten für Wasser und Murgang können mit vertretbarem Aufwand für die vorgesehene Fragestellung an der benann-ten Stelle nicht genau bemessen oder berechnet, sondern nur anhand von empirischen Formeln abgeschätzt werden.
• Für die vorliegende Abschätzung wurden keine neuen Grundlagen erhoben, sondern mit den für die Gefahrenkarte [7] erarbeiteten Werten gerechnet. Diese entsprechen nicht den Mengen und Frachten am Standort der geplanten Brücke, sondern dem Standort der Mündung des Sundbachs in den Thunersee.
• Zu den Schwemmholzmengen werden in der Gefahrenkarte [7] keine quantitativen Angaben gemacht. Um sicher zu sein, dass das Schwemmholz nicht an der Brücke an-steht und zu Verklausungen führt, wurde ein Freibord von 6m angenommen.
• Die in der Gefahrenkarte [7] abgeschätzten Geschiebepotentiale sind die Summe aller, nicht nur durch Murgänge, transportierten Frachten. Für die Abschätzung der Hoch-wassersicherheit sind jedoch die Murschübe massgebend, da darin die grössten Frach-ten transportiert werden. Für die vorliegende Abschätzung wurden die Frachten je-doch nicht weiter aufgeschlüsselt, sondern es wurde angenommen, dass die Frachten in einem Murschub transportiert würden.
• Die seitlichen Einhänge über dem Gerinne bestehen vorwiegend aus Fels. Für die Berechnung der Kapazitäten wurde das in Abbildung 3 dargestellte vereinfachte Trapezprofil in das Gelände eingepasst. Dadurch verbleibt zwischen dem berechneten Pro-fil und der Brücke ein Freibord von mindestens 6 m.
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Abbildung 3: Querprofil am Standort der geplanten Brücke mit dem für die Berechnung ver-wendeten Querschnitt
Die oben genannten Gründe zeigen, dass für die Abschätzung Vereinfachungen gemacht wur-den. Für die Geschiebefrachten und die Abflusswert werden zu grosse Mengen eingesetzt. Wie in Abbildung 3 dargestellt, wird der durchflossene Querschnitt so gesetzt, dass noch mindes-tens ein Freibord von 6 m bleibt, er wird also eher als zu klein angenommen. Der Stricklerwert wurde zudem als sehr tief angenommen. Dies alles führt dazu, dass die Kapazität an der be-troffenen Stelle eher kleiner als in der Realität und die betrachteten Abflüsse und Frachten grösser als an der betreffenden Stelle erwartet angenommen werden. Daher bewegt man sich mit den Abschätzungen auf der sehr sicheren Seite.
3.3 Berechnungsformeln Für die Abschätzung der Hochwassersicherheit wurden die folgenden Formeln verwendet: Für die Abschätzung der Abflusskapazität im zu beurteilenden Querschnitt wurde die Fliess-formel nach Strickler-Manning verwendet: = ∗ ∗
= mittlere Fliessgeschwindigkeit [m/s] = Rauhigkeitsbeiwert nach Strickler [m1/3/s] = hydraulischer Radius [m] = Fliessgefälle [m/]
Mit der daraus resultierenden Fliessgeschwindigkeit wurde der maximal mögliche Abfluss wie folgt berechnet: = ∗
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= max. Abfluss [m3/s] = max. Durchflussfläche [m2]
Für den Fall eines Murgangs lieferten sowohl die Gefahrenkarte [7] als auch das Hochwasser-schutzprojekt [6] nur Angaben zu den zu erwartenden Geschiebefrachten, aber nicht zu den zu erwartenden Abflüssen. Der maximal zu erwartende Abfluss des Murgangs wurde daher mit der Formel nach Rickenmann (1995) abgeschätzt: = 0.135 ∗ .
= Maximalabfluss des Murgangs [m3/s] = Geschiebepotential Murgang
(Schätzformel nach Rickenmann, 1995)
3.4 für die Berechnung verwendete Werte Zur Beschreibung des Gerinnes wurden die folgenden Parameter verwendet: zu beschreibende Grösse Abkürzung WertSohlenbreite b 5.2 mGerinnehöhe h 20 mFlügellänge l 19 mFliessgefälle J 24%Hydraulischer Radius R 8.02 mDurchflussfläche A 484 m2
Rauhigkeitsbeiwert nach Strickler (Wildbach mit grobem Geröll, Geschiebe in Bewegung)
kst 19
Material seitliche Einhänge Fels Die zu erwartenden Abflussspitzen sowie das massgebende Geschiebepotential wurden der Gefahrenkarte Beatenberg [7] entnommen.
Ereignis Spitzenabfluss Wasser [m3/s] (an der Kote 605)
Geschiebepotential [m3] (an der Kote 605)
HQ30 / G30 19.1 45'000 HQ100 / G100 31.0 92'000 HQ300 / G300 46.5 120'000
Zu beachten dabei ist, dass die Werte für die Kote 605, also dem Mündungsbereich verwen-det werden, da für die Stelle der geplanten Brücke (ca. Kote 740) keine Werte verfügbar sind.
3.5 Ergebnisse Die Berechnungen mit den in Kapitel 3.1 eingeführten Werten ergeben folgende Ergebnisse:
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3.5.1 Abfluss (Wasser und Murgang)
Gerinnekapazität: 18'040 m3/s
Ereignis Spitzenabfluss Wasser
[m3/s] (bei Kote 605)
Spitzenabfluss Murgang [m3/s]
(bei Kote 605)
Kumulierter Abfluss [m3/s]
(Wasser + Murgang bei Kote 605) HQ30 / G30 19.1 575.2 594.3
HQ100 / G100 31.0 1'004.8 1'035.8 HQ300 / G300 46.5 1'236.2 1'282.7
3.6 Beurteilung / Schlussfolgerung Die abgeschätzten Werte zeigen, dass die Brücke am vorgesehenen Standort bis und mit ei-nem 300-jährlichen Ereignis in Bezug auf Wasser und Murgänge sicher ist. Durch das angenommene Freibord von 6m kann davon ausgegangen werden, dass alles Schwemmholz ohne Verklausung unter der Brücke hindurch transportiert wird. Da die seitlichen Gerinneeinhänge aus Feld bestehen (siehe Beschreibung der Feldbefunde in Kapitel 2.4 , kann die Seitenerosion vernachlässigt werden.
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4. Beurteilung der Brücke und ihrer Widerlager hinsichtlich an-derer Naturgefahren
4.1 Grundlagen [8] Gefahrenkarte der Gemeinde Beatenberg. IMPULS / geo7, Juli 2008. [9] Gefahrenhinweiskarte des Kantons Bern, Amt für Wald des Kantons Bern
[10] Naturgefahren bei Fuss und Wanderwegen. Broschüre des Kantons Bern, 2011. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Gefährdung durch Sturz und Rutschungs-prozesse. Durch andere Naturgefahren (Lawinen, Einsturz / Dolinen) ist keine Gefährdung zu erwarten.
4.2 Sturzprozesse
linksufriges Widerlager
Gefahrenhinweiskarte: Gemäss Gefahrenhinweiskarte ist keine Gefährdung durch Sturzprozesse zu erwarten. Geländebefunde: Ca. 20 Höhenmeter oberhalb des geplanten Brückenwiderlagers folgt steiler Wald mit anste-hendem Schieferfels (siehe Kapitel 2. ). Aufgrund der fortschreitenden Verwitterung ist daraus immer wieder mit Abbrüchen zu rechnen, diese sind aber aufgrund der fortgeschrittenen Auf-lockerung in der Regel kleinvolumig oder zerbrechen beim Weitertransport in kleinere Kompar-timente. Auf der darunterliegenden Wiese wurden anlässlich der Begehungen keine stummen Zeugen (Sturzkörper) erkannt. Beurteilung: Wir beurteilen die Gefährdung durch Sturzprozesse am Brückenstandort als vernachlässigbar. Empfohlene Massnahmen: keine
rechtsufriges Widerlager
Gefahrenhinweiskarte: Gemäss Gefahrenhinweiskarte ist eine Gefährdung durch Sturzprozesse zu erwarten. Geländebefunde: Im sehr steilen Wald sind verschiedentlich grosse isolierte Blöcke aufgeschlossen, die vermut-lich losgelöst sind vom anstehenden Fels. Ein grosser derartiger Block (ca. 1 - 1.5 m3) liegt ca. 10 m oberhalb des geplanten Brückenwiderlagers (siehe Abbildung 4). Seine Stabilität wird als kritisch eingestuft. Beurteilung: Von oben beschriebenem Block geht eine erheblich Gefährdung für die Brücke wie auch für die am Bau Beteiligten aus. Empfohlene Massnahmen: Bauphase: Wir empfehlen, den Block vor Arbeitsbeginn zu sprengen und das ganze Gebiet oberhalb des Brückenwiderlagers zu säubern. Betriebsphase: Wir empfehlen, das Gebiet oberhalb des Brückenwiderlagers 1 mal jährlich zu
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begehen um absturzgefährdete Blöcke zu erkennen und diese kontrolliert zu lösen.
Abbildung 4: Grösserer instabiler Einzelblock direkt oberhalb des geplanten Brückenwider-lagers.
4.3 Rutschungen
Permanente Rutschungen
Sowohl links- wie rechtsufrig sind keine permanenten Rutschungen zu erkennen, die die Stabi-lität der Brücke gefährden könnten.
Hangmuren / Spontane Rutschungen
Gefahrenhinweiskarte: Gemäss Gefahrenhinweiskarte ist sowohl links- wie auch rechtsufrig eine Gefährdung durch Hangmuren und spontane Rutschungen zu erwarten. Geländebefunde: Aufgrund der angetroffenen eher feinkörnigen, tonhaltigen Lockergesteinsüberdeckung wie auch dem darunterliegenden stauenden Fels ist die Disposition für Hangmuren gegeben. Das hydrologische und hydrogeologische Einzugsgebiet wird auf beiden Seiten als klein eingestuft, die Bestockung wirkt eher hemmend, künstliche Wassereinträge wurden keine beobachtet. Beurteilung: Wir gehen von einer mittleren Eintretenswahrscheinlichkeit aus, die zu erwartenden Intensitä-ten sind ebenfalls mittel. Empfohlene Massnahmen: Bauphase: Wir empfehlen, die Bauarbeiten in Zeiten von anhaltenden Starkniederschlägen einzustellen. Betriebsphase: In Anlehnung an [10] sind keine Massnahmen notwendig.
H= 718 m
Anhang 1: Geländemodell 1:1000Geländemodell 1:1000
Längsschnitt 1:1000
Suspended Bridge : Main & Handrail Cable Design
Suspension Bridge Section
www.pfaffen.ch [email protected]
PFAFFEN ENGINEERING
Hans Pfaffen
BernBeatenberg
3644
Bridge Name
Bridge No Designed By
7000 Chur
Hans Pfaffen, Ingenierbüro Chur
:
::
:
Bärenloch 8
β
Free Board at Dead Load
Dead Load Inclination
Input Dead Load Sag
Windguy Cable No & Dia
Handrail Cable No & Dia
Main Cable No & Dia
Main Cable Elevation - Right Bank
Main Cable Elevation -Left Bank
Design Span
Recommended Dead Load Sag
Maximum Dead Load Sag
Difference in Elevation
Live Load
Hoisting Load
Dead Load
Full Load
Total Maximum Tension
Factor of Safety
l
H
H
h
b
b
b
β
X
X
X
p
g
g
g
T
F
m
m
m
m
m
m
deg
m
mm
mm
mm
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN
10.53
3.30
36.70
26
26
3.09
800.00
71.00
800.00
3.77
0.00
26
2.500
0.100
3.331
2.89
533.95
0.831
Final Input Data
h
d
f
max
d
d
d
d
max
rec
L
R
Main Cable Elevation
Inclination at Dead Load
Inclination at Full Load
Total Tension at Main Cable
Total Tension at Handrail Cable
Cable Length between Saddles
Applied Loadings
Sag at Midspan
T
T
L
g
m
m
deg
deg
kN
kN
m
kN/m
b
800.00
10.53
12.79
266.98
266.98
0.100
2.99
800.00
10.53
12.79
266.98
266.98
Maximum Inclination
Lowest Point Distance
Lowest Point Sag
Lowest Point Elevation
β
e
f
9.56
35.50
2.99
797.01
0.831
3.30
10.53
35.50
3.30
796.70
3.331
4.03
12.79
35.50
4.03
795.97
deg
m
m
m
Hoisting Dead Full
Left RightFinal Results
M
H
2
2
2
Handrail Cable Length ( Dia
Main Cable Length ( Dia X
X
m
m
100.41
78.01
2
2
Fixation Cable Length ( Dia 0
26
26
10
mm )
mm )
mm )
71.41
m
fβ
d
(Steel Deck)
High Flood Level HFL m760.00
Total Tension T kN21.46 161.32 533.95max
Urheberrechte vorbehalten Printed on : 16.08.2013 15:24:42 Page No 1
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