Departement Bau Amt für Städtebau Projektbasis Brückenbauwerk Auflageprojekt C Gez. ea Datum 30.11.2016 Plan Nr. 14720-33-150 Gepr. me Plan Gr. A4 Objekt Nr. 11410, Bauwerk Nr. Änderungen A B C D E PLANERGEMEINSCHAFT GRÜZE c/o dsp Ingenieure & Planer AG Stationsstrasse 20 8606 Greifensee Tel. +41 44 905 88 88 dsp@dsp.ch dsp Ingenieure & Planer AG Andreas Flury GmbH Feddersen & Klostermann Klaus Zweibrücken Wiederkehr und Partner
Inhalt 1. ALLGEMEINES 3 1.1 GRUNDLAGEN 3 1.1 BAUGRUND 3 2. NUTZUNG 5 2.1 VORGESEHENE NUTZUNG 5 2.2 GEPLANTE NUTZUNGSDAUER 5 2.3 AKZEPTIERTE RISIKEN 5 3. TRAGWERKSKONZEPT 6 3.1 KONZEPTIONELLE ÜBERLEGUNGEN 6 3.2 TRAGSYSTEM UND TRAGWERKSMODELL 6 3.3 BAUSTOFFE 7 3.4 BAUVERFAHREN 7 3.5 WICHTIGE KONSTRUKTIONSDETAILS 8 4. DAUERHAFTIGKEIT 8 4.1 KONZEPT 8 4.2 ANFORDERUNGEN 8 4.3 MASSNAHMEN 8 5. TRAGWERKSANALYSE UND BEMESSUNG / ÜBERPRÜFUNG 10 5.1 RECHENWERTE 10 5.2 BEMESSUNGSSITUATIONEN / ÜBERPRÜFUNGSSITUATIONEN TRAGSICHERHEIT 15 5.3 BEMESSUNGSSITUATIONEN / ÜBERPRÜFUNGSSITUATIONEN GEBRAUCHSTAUGLICHKEIT 21 6. REVISIONEN 22 Seite 2 / 22
1. ALLGEMEINES 1.1 Grundlagen 1.1.1 Normen, Berichte und Richtlinien Normen SIA SIA 260 (2013) Grundlagen der Projektierung von Tragwerken SIA 261 (2014) Einwirkungen auf Tragwerke SIA 261/1 (2014) Einwirkungen auf Tragwerke Ergänzende Festlegungen SIA 262 (2013) Betonbau SIA 262/1 (2013) Betonbau Ergänzende Festlegungen SIA 267 (2013) Geotechnik SIA 267/1 (2013) Geotechnik Ergänzende Festlegungen SIA 281 (2013) Dichtungsbahnen Richtlinien des ASTRA Richtlinie für konstruktive Einzelheiten von Brücken (2011) Fachhandbuch Kunstbauten (2015) Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Spanngliedern (2007) Richtlinien Bahn Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung; AB-EBV 2014 (inkl. AB-EBV Art. 27, Anhang 1, Bauten an, über und unter der Bahn, Feste Anlagen. UIC-Kodex 777-2, Überbauung von Bahnanlagen Bautechnische Massnahmen im Gleisbereich, Union Internationale des Chemins de Fer (UIC), 2. Ausgabe, Oktober 2002. weitere relevante Bahnnormen Kantonale Richtlinien Fachhandbuch Kunstbauten TBA ZH (2014) 1.1.2 Projektbezogene Grundlagen Allgemeine Untergrundverhältnisse, 19.9.2014, Dr. Heinrich Jäckli AG Untersuchungen Baugrund, Altlasten und Boden, Dr. Heinrich Jäckli AG, Dezember 2015 1.1 Baugrund 1.1.3 Baugrundbeschrieb Gemäss der geologischen Unterlagen der Dr. H. Jäckli AG kann der Baugrund wie folgt beschrieben werden: Über dem Felsuntergrund aus Molasse befindet sich eine Schicht aus Moränen- und Seeablagerungen mit Mächtigkeiten von 1 bis 2 m. Darüber wurde der Eulachtal-Schotter mit Schichtmächtigkeiten von 20 bis 25 m abgelagert, wobei die obersten 0.5 bis 2 m verwittert sind. Der Eulachtal- Schotter ist tragfähig und wenig setzungsempfindlich. Die oberste Schicht besteht aus Auffüllungen und Überschwemmungssedimenten. Die lokalen Mächtigkeiten können vor allem im Bereich von ehemaligen Gebäuden, Leitungsgräben und Kiesgruben stark variieren. Der Eulachtal-Schotter dient als Grundwasserleiter, wobei die Mittelwasserstände in rund 15 m Tiefe auf 434-436 m ü.m. und die Höchstwasserstände auf 436-438 m ü.m. zu liegen kommen. Seite 3 / 22
Der gesamte Projektperimeter befindet sich im kantonalen Prüfperimeter für Bodenverschiebungen (PBV). Hier sind vor Aushub und Deponie des anstehenden Bodenmaterials Abklärungen bezüglich allfälliger Belastungen zu treffen, welche die Grenzwerte nach der Verordnung über Belastungen des Bodens (VBBo) überschreiten. So können polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) oder Schwermetalle wie Blei, Kupfer und Zink vorhanden sein. Die Böden wurden industriell- /gewerblich genutzt und ehemalige Kiesgruben wurden z.t. mit Bau- und Industrieabfällen aufgefüllt. Seite 4 / 22
2. NUTZUNG 2.1 Vorgesehene Nutzung Siehe Nutzungsvereinbarung 2.1.1 Nutzung für den Strassenverkehr und nicht motorisierten Verkehr Strassenverkehr gem. SIA 261 (2014) Art. 10, Lastmodell 1 Nicht motorisierter Verkehr gem. SIA 261 (2014) Art. 9, Lastmodell 1 2.1.2 Nutzung für den Bahnverkehr unter der Brücke Anprallkräfte gem. AB-EBV (2014) Anhang 1 Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 2.2 Geplante Nutzungsdauer 2.2.1 Neue Bauwerke/Bauteile Siehe Nutzungsvereinbarung 2.2.2 Bestehende Bauteile Es sind keine bestehenden Bauteile vorhanden. 2.2.3 Provisorien Während der Bauzeit wird die rückzubauende Passerelle durch ein Provisorium ersetzt. Die voraussichtliche Nutzungsdauer beträgt ca. 3 Jahre. 2.3 Akzeptierte Risiken Siehe Nutzungsvereinbarung Seite 5 / 22
3. TRAGWERKSKONZEPT 3.1 Konzeptionelle Überlegungen Um der anspruchsvollen Geometrie der, insbesondere des Knicks von Ost nach Süd, gerecht zu werden, wird das System derart gestaltet, dass der Bewegungsnullpunkt im Eckbereich zu liegen kommt. So können sich die beiden Brückenträger in ihrer Längsrichtung frei verformen. Diese werden als längsvorgespannte Mehrfeldträger ausgebildet, deren Vorspannungen in der Ecke konstruktiv aneinander vorbeigeführt und verankert werden müssen. Der gewählte Vorspanngrad soll die Zugspannungen unter ständigen Lasten auf maximal 1 N/mm 2 begrenzen. Aufgrund der Wahl des Bewegungsnullpunktes im Eckbereich, lassen sich sowohl die grosszügige Querung Frauenfelderlinie als auch die künftigen Gebäude ohne aufwändige Konstruktionen am Brückenquerschnitt anschliessen. Mit steigender Entfernung zum Bewegungsnullpunkt erhöhen sich die Längsdehnungen. Damit werden auf den nullpunktfernen Stützen Brückenlager erforderlich. Bei den Widerlagern sind längsverschiebliche Lager sowie Fahrbahnübergänge anzuordnen. Um den Unterhalt dieser mechanischen Bauteile zu gewährleisten, sind jeweils begehbare Widerlagerräume notwendig. Die Treppen und Lifte im Perronbereich verhalten sich in Brückenlängsrichtung relativ steif. Um grosse Zwängungen zu vermeiden, werden sie mit Dornen an die Brückenkonstruktion angeschlossen, welche laterale Bewegungen erlauben, gleichzeitig aber auch die Übertragung von Querkräften ermöglichen. Zur Vermeidung von Fugen beim Anschluss von Gebäuden bei der Rampe Süd wird das Widerlager auf die Baufeldlinie abgestimmt. So können anspruchsvolle Interaktionen zwischen Gebäude- und Brückendehnungen vermieden werden. Sämtliche Stützenfundationen in Gleisnähe werden mit je zwei Pfählen ausgeführt, damit den engen Platzverhältnissen aber auch den statischen Anforderungen Rechnung getragen werden kann. Im Bereich des Bewegungsnullpunktes werden die Stützen zur Sicherstellung der Gesamtstabilität mit jeweils vier Pfählen gegründet. Die Stützen bei der Rampe Ost neben dem SBB Unterwerk werden flach fundiert. Die Herstellung einer Pfahlfundation würde in diesem Bereich zu Konflikten zwischen Bohrgerät und Freileitungen führen. Die an die Brücke anschliessenden Rampenbauwerke werden ebenfalls flach fundiert. 3.2 Tragsystem und Tragwerksmodell 3.2.1 Tragsystem Die Brücke wird durch zwei mehrfeldrige Durchlaufträger gebildet. Der Querschnitt wird als Vollquerschnitt und zweistegiger Plattenbalken mit einer Konstruktionshöhe von 1.10 m ausgebildet und in Längsrichtung vorgespannt. Die Lagerung ist schwimmend. Die Stützen in der Nähe des Bewegungsnullpunktes werden monolithisch angeschlossen. Die Spannweiten betragen zwischen 14.8 und 27.0 m. 3.2.2 Tragwerksmodell Die Rampenbauwerke bestehen aus einem unten geschlossenen Trog und im Anschluss an den bestehenden Strassenraum aus Winkelstützmauern. Es kommt ein 3D-Stabstatik-Modell zum Einsatz. Die Verbindungen zwischen Überbau und Pfeiler werden realitätsnah modelliert. Seite 6 / 22
Bezeichnung (Betonsorte) Festigkeit Grösstkorn Zusätzliche Anforderungen Expositionsklassen Chloridgehaltsklassen Konsistenzklasse Frosttausalzwiderstand AAR- Widerstand 3) Projektbasis für Projekt: 3.3 Baustoffe 3.3.1 Neue Bauteile Beton Die Berechnungen erfolgen mit den Computerprogrammen Statik-6, Fagus-6 oder Cedrus-6 der Firma CUBUS AG. Grundlegende Anforderungen Beton gemäss SN EN 206-1/NE (2013) Bauteil Bauteile die Taumitteln (Spritzwasser) und Frost ausgesetzt sind Sorte G 1) (T4) C 30/37 XC4 XD3 XF4 D max 32 Cl 0.10 C3 hoch AARbeständig Sorte D 2) (T1) C 30/37 XC4 XD1 XF2 D max 32 Cl 0.10 C3 mittel Übrige Bauteile (inkl. dem Sprühnebel ausgesetzte) AARbeständig Bohrpfahl (unter Wasser) Sorte I (P2) C 25/30 Keine 4) D max 32 Cl 0.10 F5 - AARbeständig 1) Chloridwiderstand gemäss Tabelle NA.9 der SN EN 206-1/NE (2013) 2) Höhere Festigkeit C30/37 entgegen den normgemässen C25/30 3) AAR-Beständigkeit wird immer verlangt. Für den Nachweis gilt das SIA Merkblatt 2042, Präventionsklasse 2 4) Um Missverständnisse zu vermeiden wird auf die Angabe einer Expositionsklasse verzichtet Betonstahl Es ist Betonstahl mit hoher Duktilität zu verwenden (Betonstahlbezeichnung B500B). Die Betonstähle müssen im Register normkonformer Betonstähle aufgeführt sein. Es darf in einem Bauteil nur ein Fabrikat (mit gleichen Eigenschaften) verwendet werden. Bauteil Alle Bauteile Bezeichnung B500B Spannstahl Die Spannsysteme sind als Ganzes elektrisch isoliert auszuführen. Es sind nur Spannsysteme der Kategorie C zu verwenden (gemäss SIA 252 (2013) bzw. Richtlinie ASTRA/SBB: Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Spanngliedern in Kunstbauten). Bauteil Erzeugnis Bezeichnung Alle Bauteile Litzen A p = 150 mm 2 Y1860S7 15.7 Abdichtung Systemaufbau: 3.4 Bauverfahren nicht relevant Epoxidharzversiegelung Vollflächig aufgeflämmte Polymerbitumen-Dichtungsbahnen (PBD gemäss SIA 281 Gruppe C) Seite 7 / 22
3.5 Wichtige Konstruktionsdetails nicht relevant 4. DAUERHAFTIGKEIT 4.1 Konzept Der Überbau wird in Längsrichtung vorgespannt, sodass eine Überdrückung des Querschnitts in Folge ständiger Lasten resultiert ( cmax < 1 N/mm 2 ). Eine einwandfreie Betonverarbeitung wird gewährleistet durch entsprechende Bauteilabmessungen und die Planung von Vibrierlücken und Arbeitsfugen. Durch eine ausreichende Bewehrungsüberdeckung und die Kontrolle der Rissbreiten wird der Bewehrungskorrosion entgegengewirkt. 4.2 Anforderungen 4.2.1 Risse Generell erhöhte Anforderungen gem. SIA 262, Ziffer 4.4.2 Bauteile im Spritzwasserbereich hohe Anforderungen gem. SIA 262, Ziffer 4.4.2 4.2.2 AAR-Beständigkeit Generell sind alle Bauteile mit AAR-beständigem Beton der Präventionsklasse P2 auszuführen. Prüfungen zum Nachweis der AAR-Beständigkeit des Betons sind gemäss dem SIA Merkblatt 2042 von einer für diese Prüfung akkreditierten Prüfstelle durchzuführen. 4.2.3 Verformungen Begrenzung der Durchbiegungen gemäss Norm SIA 260 Anhang B Grenzzustand Funktionstüchtigkeit (Vertikale Relativverschiebungen bei Fahrbahnübergängen) Anforderung an die Verformungen Lastfall v 5 mm häufig (NZ 2a) Komfort w l/500 häufig (NZ 2b) Aussehen w l/700 quasi-ständig (NZ 3) 4.2.4 Korrosionsschutz 4.3 Massnahmen 4.3.1 Bemessung Der Korrosionsschutz von Beton- und Spannstahl sowie von Fahrbahnübergängen, Stahlteilen, etc. ist entsprechend dem Fachhandbuch Kunstbauten TBA ZH bzw. ASTRA auszubilden. Erstellung einer prüffähigen Statik im Bauprojekt Spannungsnachweise gem. Norm SIA 262, Art. 4.4.2 zur Begrenzung der Rissbreiten wird eine Minimalbewehrung nach Norm SIA 262, Ziffer 4.4.2.3 vorgesehen Die Grösse der auftretenden Durchbiegungen wird gemäss Norm SIA 262, Ziffer 4.4.3 abgeschätzt, evtl. wird eine Überhöhung der Schalung vorgesehen Verformungsnachweise gem. SIA 260, Anhang B Elastische Schnittkraftermittlung Seite 8 / 22
4.3.2 Konstruktive Durchbildung Wahl der geeigneten Baustoffe in Bezug auf die Exposition Gewährleistung einer einwandfreien Betonverarbeitung durch entsprechende Bauteilabmessungen und Planung von Vibrierlücken bzw. Vibrationshilfen (Spiralen). Wahl eines kleinen Bewehrungsabstandes (15 cm) bei sorgfältiger Abklärung der Platzverhältnisse für die Bewehrung vollflächige Abdichtung der Fahrbahn mittels Epoxidharzversiegelung und aufgeflämmten Polymerbitumendichtungsbahnen oder Flüssigkunststoff Ausbildung der Betonoberflächen mit ausreichendem Gefälle Wahl einer genügend grossen Bewehrungsüberdeckung gem. Expositionsklasse: Bauteil Expositionsklasse Bewehrungsüberdeckung Nennwerte c nom Bauteile die Taumitteln (Spritzwasser) und Frost ausgesetzt sind XC4, XD3, XF4 55 mm Übrige Bauteile (inkl. dem Sprühnebel ausgesetzte) XC4, XD1, XF2 Generell: 40 mm (Erdreich, vorbereiteter Untergrund: 50 mm) Spannstahl alle 65 mm Bohrpfahl Keine 75 mm 4.3.3 Bauausführung Prüfungen gem. Kontrollplan (Betonrezeptur, Abdichtung, etc.) sorgfältige Planung des Betoniervorgangs Ausschalen und Betonnachbehandlung gem. den Richtlinien des TBA bzw. ASTRA o o Platte: Abdecken der Betonoberfläche sofort nach dem Betonieren mittels Kunststofffolie. Nach Erreichen einer genügenden Trittfestigkeit abdecken mittels Isoliermatten und während mind. 14 Tagen belassen und fallweise feuchthalten. Spezielle Massnahmen im Winter je nach Witterung. Stützen / Wände: Ausschalen frühestens nach 72 h, abdecken der Betonoberfläche während mind. 7 Tagen mit Isoliermatten, fallweise feuchthalten. Zusätzliche Massnahmen im Winter je nach Witterung. Alle für Sprayer zugänglichen Bauteile (bis auf 3 m Höhe) sind nach dem Ausschalen baulich zu schützen oder mit einem Graffitischutz zu versehen. Kontrolle von Spann- und Injektionsprotokollen Die detaillierten Massnahmen werden vor Baubeginn im Kontrollplan definiert. Seite 9 / 22
5. TRAGWERKSANALYSE UND BEMESSUNG / ÜBERPRÜFUNG 5.1 Rechenwerte (charakteristische Werte und Bemessungs- bzw. Überprüfungswerte) 5.1.1 Baustoffe Beton Bauteil Betonsorte f cd [N/mm 2 ] cd [N/mm 2 ] E cm [kn/mm 2 ] Überbau C 30/37 20.0 1.10 37.0 Pfeiler C 35/45 22.0 1.20 38.5 Rampenbauwerke, Treppen, Lifte C 30/37 20.0 1.10 37.0 Pfahlbankette und Fundamente C 30/37 20.0 1.10 37.0 Pfähle C 25/30 16.5 1.00 35.0 Betonstahl Bauteil Stahlsorte f sd [N/mm 2 ] ud E s [kn/mm 2 ] für alle Bauteile B 500 B 435.0 0.045 205.0 Spannstahl Erzeugnis Bezeichnung f pd [N/mm 2 ] ud E p [kn/mm 2 ] Litzen A p = 150 mm 2 Y1860S7-15.7 1 390 0.020 195.0 5.1.2 Baugrund Rechenwerte des Baugrunds- Erfahrungswerte, ungestörte Verhältnisse, Extremwerte in Klammern Bodenschicht Kohäsion Feuchtraumgewicht Reibungs- γ ek [kn/m 3 ] c k [kn/m 2 ] φ k [ ] M Ek [MN/m 2 ] Künstliche Auffüllungen 19 0 (25) 27 - - Überschwemmungssedimente 20 (2) 4 (23) 25 (5) 10 (20) 30 Schotter verwittert 21 0 (30) 32 (30) 50 150 Schotter unverwittert 21 0 (3) 1) (34) 36 (50) 70 2) 200 Seeablagerungen mit moränenartigen Einschaltungen bungs- winkel Zusammendrückungsmodul Erstbelastung Wiederbelastung M Ek 20 0 (26) 28 (40) 60 180 Molassefels verwittert 23 (10) 15 (28) 30 (70) 90 300 [MN/m 2 ] Molassefels unverwittert 25 - - Inkompressibel Inkompressibel 1) Technische Kohäsion infolge Lagerungsdichte (geht unter dem Grundwasserspiegel und bei der Auflockerung vollständig verloren). 2) Die höheren Werte sind nur über dem Grundwasserspiegel (Hochwasserkstand gemäss Grundwasserkarte) gültig. Im Grundwasserschwankungsbereich und darunter sind die tieferen Werte anzusetzen. Berechnung der charakteristischen Werte mit α=0.40 für Kohäsion und α=0.2 für die übrigen Parameter: X k = X m α (X m X extr) Seite 10 / 22
5.1.3 Einwirkungen Ständige Einwirkungen Einwirkung Charakteristische Werte Eigenlasten Stahlbeton = 25 kn/m 3 Auflasten Abdichtung mit Gussasphalt d = 11 cm g1 = 24 kn/m 3 Gehwegplatte Beton d m = 0.24 m g2 = 25 kn/m 3 Geländer h = 2.0 m g 3 = 2.4 kn/m Schutzwand (Unterwerk) h = 2.9 m g 5 = 4.1 kn/m Vorspannung Initiale Vorspannkraft teilw. Vorspannung σ c < 1 N/mm 2 Beleuchtung Fahrleitungskräfte Masten + Kräfte Sind durch einen Fahrleitungsspezialisten festzulegen Baustoffeigenschaften Einwirkung Charakteristische Werte Schwinden Schwindmass cs (t=) = 0,028 % (h 0 = 600 mm, RH = 80%, C30/37) Kriechen Kriechzahl (t=, t 0=14d) = 1.6 (h 0 = 600 mm, RH = 80%, C30/37) Seite 11 / 22
Veränderliche Einwirkungen Einwirkung Charakteristische Werte Strassenverkehr SIA 261, Art 10; Das Bauwerk liegt nicht auf einer Ausnahmetransportroute. Vertikale Lasten Lastmodell 1 SIA 261, Art 10, Fig 11 Achslastgruppe Verteilte Belastung Fahrstreifen 1 Q k1 = 2 x 300 kn q k1 = 9.0 kn/m 2 Fahrstreifen 2 Q k2 = 2 x 200 kn q k2 = 2.5 kn/m 2 Fahrstreifen 3 q k3 = 2.5 kn/m 2 Restfläche q kr = 2.5 kn/m 2 Beiwerte Qi = 0.9 qi = 0.9 dynamischer Beiwert = 1.3 (3 m vom Fahrbahnübergang) Anfahr-/Bremskraft Lastmodell 1 QB k = QA k = 1.2 Q1 Q k1 + 0.1 q1 q k1 b 1 l 900 kn Ermüdung Lastmodell 1 SIA 261, Art 10.4.2, bzw. Tabelle 12: Sammelstrassen, Kat. 3 Nichtmotorisierter Verkehr (Haltestelle, Perron, Treppen, Lifte) SIA 261, Art 9 Vertikale Lasten Lastmodell 1 Horizontale Kräfte Verteilte Belastung q k = 4.0 kn/m 2 Lastmodell 2 1) Unterhaltsfahrzeug 3.5 t auf Höhe der Fahrbahn in Fahrbahnachse SIA 261, Art 9 Kräfte auf Abschrankungen (für Personen) SIA 261, Art 13 Horizontale Kräfte Kraft auf Höhe Handlauf bzw. Brüstung, max. H = 1,2 m Schnee SIA 261, Art 5; Einwirkung auf Überdachungen 1) Q k = 20 kn (Achslast) Achsabstand 3.0 m Radabstand 1.3 m Aufstandsfläche 0.2 m x 0.2 m Q hk = 0.1 q k oder 0.6 Q k q k = 1,6 kn/m bzw. q k = 3,0 kn/m auf Treppen Windkräfte char. Wert Schneelast q sk = 0.85 kn/m 2 Wind SIA 261, Art 6 Höhe über Meer h 0 = 450 m ü.m., s k = 1.06 kn/m 2 Windexposition C e = 1.0 Dachformbeiwert µ i = 1.0 thermischer Beiwert C T = 1.0 Windkräfte Staudruck q p0 = 0.90 kn/m 2 Profilbeiwert (Höhenbeiwert) c h = 1.05 (z = 12 m) Dynamischer Faktor c d = 1.0 Reduktionsfaktor c red = 1.0 h 1:b = 0.15, h:b = 0.110 h 1 = 4.7 m ; c f1=1.31 ; e v/h = 0.73 Seite 12 / 22
Temperatur SIA 261, Art 7 gleichmässige Temperaturänderung T 0 = + 8.5 C T 1k = 20 C SIA 261, Tab.7 lineare Temperaturänderung oben warm T 2k = + 12 C SIA 261, Tab.7 oben kalt T 2k = - 4 C SIA 261, Tab.7 Lagerreibung SIA 261/1, Art 12 = 0.05 QR k = R (wobei R infolge ständigen Lasten) 1) Für die Brücke sind die Nutzlasten massgebend, ein gleichzeitiges Auftreten von Nutzlasten und Schneelasten wird nicht berücksichtigt. 2) Erhöhung gegenüber SIA 261 für Unterhaltsfahrzeuge bis 3.5 t Breite der Fahrbahn Abschnitt Breite der Fahrbahn Breite der Brücke Rampe Süd 8.0 m 17.2 m Haltestelle 12.5 m 23.7 m Aufweitung 17.3 m 22.0 m Rampe Ost 7.5 m 8.7 m Veränderliche Einwirkungen im Bauzustand Auf-/Nutzlasten auf dem Überbau: verteilte Belastung 2.0 kn/m 2 Einwirkungen aus dem Baugrund Einwirkung Charakteristische Werte SIA 261, Art 10.2.2.8, Fig 12 Seitliche Erddrücke infolge Nutzlasten Erddruck Nach Figur 12 oder auf der sicheren Seite mit einer gleichmässig verteilten Ersatzlast Erddruckbeiwerte Erdauflast Raumgewicht Boden (Annahme) γ ek = 22 kn/m 3 Seite 13 / 22
Aussergewöhnliche Einwirkungen Einwirkung Erdbeben SIA 261, Art 16 Erdbeben Charakteristische Werte Gefährdungszone Z1 Bauwerksklasse BWK II Baugrundklasse C Anprall von Schienenfahrzeugen SIA 261, Art 14 / AB-EBV Art 27, Anhang 1; Q dx und Q dy nicht gleichzeitig Pfeiler S20: Gl. 130 a = 5.55 m a min = 3.0 m, a G = 5.0 m, a R = 5.0 m, a QRA = 6.75 m a > a min a > a G Mindestabstand eingehalten keine Bemessung auf Anprall a < a QRA Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 Pfeiler S12/14/19: Gl. 230 a > 7.00 m a min = 3.0 m, a G = 5.0 m, a R = 5.0 m, a QRA = 6.75 m a > a min a > a G Mindestabstand eingehalten keine Bemessung auf Anprall a > a QRA keine Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 Pfeiler S5/6: Gl. 7 a = 4.46 m a min = 3.0 m, a G = 9.0 m, a R = 7.0 m, a QRA = 8.0 m a > a min a < a R < a G Mindestabstand eingehalten Frontaler Anprall Q dx = 0.7 5500 kn = 3850 kn Seitlicher Anprall Q dy = 0.7 2000 kn = 1400 kn a < a QRA Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 Pfeiler S5/6: Gl. 6 a = 4.63 m a min = 3.0 m, a G = 7.0 m, a R = 6.0 m, a QRA = 7.5 m a > a min a < a R < a G Mindestabstand eingehalten Frontaler Anprall Q dx = 0.7 5500 kn = 3850 kn Seitlicher Anprall Q dy = 0.7 2000 kn = 1400 kn a < a QRA Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 Pfeiler S3/4: Gl. 5 a = 4.31 m a min = 3.0 m, a G = 5.0 m, a R = 5.0 m, a QRA = 3.0 m a > a min a < a R < a G Mindestabstand eingehalten Frontaler Anprall Q dx = 0.7 4000 kn = 2800 kn Seitlicher Anprall Q dy = 0.7 1500 kn = 1050 kn a > a QRA keine Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 Pfeiler S3/4: Gl. 4 a = 4.41 m a min = 3.0 m, a G = 5.0 m, a R = 5.0 m, a QRA = 3.0 m a > a min a < a R < a G Mindestabstand eingehalten Frontaler Anprall Q dx = 0.7 4000 kn = 2800 kn Seitlicher Anprall Q dy = 0.7 1500 kn = 1050 kn a > a QRA keine Risikoanalyse nach UIC-Kodex 777-2 Provisorische Bauten Lehrgerüste a min = 3.0 m Bauteile ausfallfähig Schutzgerüste a min = 2.50 m möglich, 2.20-2.50 m mit Ausnahmebewilligungen und Schutznischen alle 50 m Bei Anprall darf kein Versagen des Haupttragwerks ausgelöst werden. Seite 14 / 22
Weitere Einwirkungen Streuströme auf alle Metallteile Damit Streuströme unterdrückt und ihre korrosionsfördernde Wirkung damit vermieden werden können, sind alle Metallteile zu erden, insbesondere Bewehrungskörbe, Lager, Geländer etc. 5.2 Bemessungssituationen / Überprüfungssituationen Tragsicherheit Um den Einfluss von Streuströmen auf die Vorspannkabel möglichst vollständig zu vermeiden, werden die Vorspannsysteme als Ganzes elektrisch isoliert ausgeführt. Die Bemessungssituationen sind grundsätzlich gemäss Norm SIA 260, Ziffer 4.4.3. sorgfältig zu ermitteln. 5.2.1 Aktualisierte Lastbeiwerte bei bestehenden Bauwerken Es sind keine bestehenden Bauwerke vorhanden. Seite 15 / 22
5.2.2 Grenzzustände der Tragsicherheit Grenzzustand Typ 1 (Gesamtstabilität des Tragwerks) Gefährdungsbild GB 1 GB 2 GB 6 GB 7 Strassenlasten Wind Erdbeben Anprall Ständige Einwirkungen Eigenlasten 1.1 / 0.9 1.1 / 0.9 1.0 1.0 Auflasten 1.1 / 0.9 1.1 / 0.9 1.0 1.0 Vorspannung 1.0 3) 1.0 3) 1.0 3) 1.0 3) Baustoffeigenschaften Schwinden 1.0 1.0 1.0 1.0 Kriechen 1.0 1.0 1.0 1.0 Veränderliche Einwirkungen Strassenverkehrslasten - Lasten vertikal, LM1 1.5 2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) - Anfahrkraft / Bremskraft 1.5 2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) Wind 0.6 1) 1.5 Gleichmässige Temperaturänderung Lineare Temperaturänderung Einwirkungen aus dem Baugrund 0.6 1) 0.6 1) 0.5 1) 0.5 1) 0.6 1) 0.6 1) 0.5 1) 0.5 1) Erddruck 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.0 1.0 Erdauflast 1.1 / 0.9 1.1 / 0.9 1.0 1.0 Aussergewöhnliche Einwirkungen Erdbeben 1.0 Anprall 1.0 1) In der Regel wird jeweils nur eine veränderliche Begleiteinwirkung berücksichtigt. Je nach Bemessungssituation ist eine andere veränderliche Begleiteinwirkung massgebend 2) Die Strassenlasten und zugehörige Anfahr- und Bremskräfte sind als Einwirkungsgruppe zu behandeln 3) Nur Zwängungsanteil der Vorspannung Seite 16 / 22
Grenzzustand Typ 2 (Tragwiderstand des Tragwerks) Gefährdungsbild GB 1 GB 2 GB 3 GB 4 GB 5 GB 6 GB 7 Wind Strassenlasten Temperatur Baustoff nichtmot. Verkehr Erdbeben Anprall Ständige Einwirkungen Eigenlasten 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.0 1.0 Auflasten 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.0 1.0 Baustoffeigenschaften Schwinden 1.0 1.0 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 Kriechen 1.0 1.0 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 Veränderliche Einwirkungen Strassenverkehrslasten - Lasten vertikal, LM1 1.5 2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) - Anfahrkraft / Bremskraft 1.5 2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) Nichtmotorisierter Verkehr 0.4 4) 0.4 4) 0.4 4) 0.4 4) 1.5 Wind 0.6 1) 1.5 0.6 1) 0.6 1) 0.6 1) Gleichmässige Temperaturänderung Lineare Temperaturänderung Einwirkungen aus dem Baugrund 0.6 1) 0.6 1) 1.5 0.6 1) 0.6 1) 0.5 1) 0.5 1) 0.6 1) 0.6 1) 1.5 0.6 1) 0.6 1) 0.5 1) 0.5 1) Erddruck 1.35 / 0.7 1.35 / 0.7 1.35 / 0.7 1.35 / 0.7 1.35 / 0.7 1.0 1.0 Erdauflast 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.35 / 0.8 1.0 1.0 Aussergewöhnliche Einwirkungen Erdbeben 1.0 Anprall 1.0 1) In der Regel wird jeweils nur eine veränderliche Begleiteinwirkung berücksichtigt. Je nach Bemessungssituation ist eine andere veränderliche Begleiteinwirkung massgebend 2) Die Strassenlasten und zugehörige Anfahr- und Bremskräfte sind als Einwirkungsgruppe zu behandeln 4) Nur Lastmodell 1 Seite 17 / 22
Grenzzustand Typ 3 (Tragwiderstand des Baugrundes) Gefährdungsbild GB 1 GB 2 GB 3 GB 4 GB 5 GB 6 GB 7 Wind Strassenlasten Temperatur Baustoff nichtmot. Verkehr Erdbeben Anprall Ständige Einwirkungen Eigenlasten 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Auflasten 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Baustoffeigenschaften Schwinden 1.0 1.0 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 Kriechen 1.0 1.0 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 Veränderliche Einwirkungen Strassenverkehrslasten - Lasten vertikal, LM1 1.3 2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) - Anfahrkraft / Bremskraft 1.3 2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) 0.75 1,2) Nichtmotorisierter Verkehr 0.4 4) 0.4 4) 0.4 4) 0.4 4) 1.3 Wind 0.6 1) 1.3 0.6 1) 0.6 1) 0.6 1) Gleichmässige Temperaturänderung Lineare Temperaturänderung Einwirkungen aus dem Baugrund 0.6 1) 0.6 1) 0.6 1) 0.6 1) 0.6 1) 0.5 1) 0.5 1) 0.6 1) 0.6 1) 1.5 0.6 1) 0.6 1) 0.5 1) 0.5 1) Erddruck 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Erdauflast 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Aussergewöhnliche Einwirkungen Erdbeben 1.0 Anprall 1.0 1) In der Regel wird jeweils nur eine veränderliche Begleiteinwirkung berücksichtigt. Je nach Bemessungssituation ist eine andere veränderliche Begleiteinwirkung massgebend 2) Die Strassenlasten und zugehörige Anfahr- und Bremskräfte sind als Einwirkungsgruppe zu behandeln 3) Nur Zwängungsanteil der Vorspannung. Seite 18 / 22
Grenzzustand Typ 4 (Ermüdung) Gefährdungsbild GB 1 Ständige Einwirkungen Strassenlasten Eigenlasten 1,0 Auflasten 1,0 Vorspannung 1,0 3) Strassenverkehrslasten - Lasten vertikal, LM1 1,0 2) Einwirkungen aus dem Baugrund Erddruck 1,0 Erdauflast 1,0 Grenzzustand Typ 2 im Bauzustand (Tragwiderstand des Tragwerks) Gefährdungsbild GB 1 GB 2 GB 8 Veränderliche Einwirkungen Nutzlasten Bau Wind Vorspannung Ständige Einwirkungen Eigenlasten 1,35 / 0,8 1,35 / 0,8 1,35 / 0,8 Auflasten 1,35 / 0,8 1,35 / 0,8 1,35 / 0,8 Vorspannung 1,0 3) 1,0 3) 1,5 / 1.2 5) Veränderliche Einwirkungen Wind 0,6 1) 1,5 0,6 1) Gleichmässige Temperaturänderung 0,6 1) 0,6 1) 0,6 1) Nutzlasten im Bauzustand 1.35 0.75 1) 0.75 1) Einwirkungen aus dem Baugrund Erddruck 1,35 / 0,7 1,35 / 0,7 1,35 / 0,7 Erdauflast 1,35 / 0,8 1,35 / 0,8 1,35 / 0,8 1) In der Regel wird jeweils nur eine veränderliche Begleiteinwirkung berücksichtigt. Je nach Bemessungssituation ist eine andere veränderliche Begleiteinwirkung massgebend 3) Nur der Zwängungsanteil der Vorspannung. 5) p = 1.5 bei lokalen Nachweisen (Krafteinleitungen), p = 1.2 bei globalen Nachweisen (SIA 262, Ziff. 4.1.5.5.2). Lagerauswechslung Die Lagerauswechslung erfolgt unter Betrieb. Der lokal veränderte Kräftefluss wird nach den definierten Gefährdungsbildern im Endzustand bemessen. Seite 19 / 22
5.2.3 Partialfaktoren für geotechnische Nachweise Zusätzlich zu den untenstehend genannten Partialfaktoren ist darauf zu achten, dass im Baugrund nicht zugängliche Fundationsteile für Bauwerke BWK II im Vergleich zum darüber liegenden Bauteil mit einem um 30 % höheren Tragwiderstand versehen werden müssen (Ausnahmen sind zu begründen). Diese Anforderungen kommt dann zur Anwendung, wenn die Bemessungssituation Erdbeben für die Bemessung der Fundation massgebend wird. Baugrundwert Partialfaktor m Raumlast des Bodens e = 1.0 Tangens des Winkels der inneren Reibung tan = 1.2 Kohäsion drainiert c c = 1.5 Flachfundation (gem. Norm SIA 267, Art 8) Folgende Grenzzustände sind nachzuweisen Typ 1 Gesamtstabilität Typ 2 Tragsicherheit von Tragwerken Typ 3 Standsicherheit eines Tragwerkes Widerstandsbeiwert für den Erdwiderstand an der Stirnseite des Fundaments: M = 1.4. Pfahlfundation (gem. Norm SIA 267, Art 9) Folgende Grenzzustände sind nachzuweisen Typ 2 Tragsicherheit von Tragwerken Typ 3 Standsicherheit eines Tragwerkes Bemessungswerte a = 0.7 bei Berechnung des äusseren Tragwiderstandes i = 0.8 bei Berechnung des inneren Tragwiderstandes i = 0.9 bei Berechnung des inneren Tragwiderstandes und vollständiger Integritätsprüfung M,a = 1.3 Druckpfähle M,a = 1.4 quer zur Pfahlachse Seite 20 / 22
5.3 Bemessungssituationen / Überprüfungssituationen Gebrauchstauglichkeit 5.3.1 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit Nutzungszustand NZ 1 NZ 2a NZ 2b 3) NZ 3 Ständige Einwirkungen selten häufig häufig quasiständig Eigenlasten 1.0 1.0 1.0 Auflasten 1.0 1.0 1.0 Vorspannung 1.0 1.0 1.0 Baustoffeigenschaften Schwinden 1.0 1.0 1.0 Kriechen 1.0 1.0 1.0 Veränderliche Einwirkungen Strassenverkehrslasten - Lasten vertikal, LM1 1.0 / 0.75 1,2) 0.75 / 0.0 1,2) 0.75 - Anfahrkraft / Bremskraft 1.0 / 0.75 1,2) 0.75 / 0.0 1,2) 0.75 Wind 1.0 / 0.6 1) 0.5 / 0.0 1) Gleichmässige Temperaturänderung 1.0 / 0.6 1) 0.6 / 0.5 1) 0.5 Lineare Temperaturänderung 1.0 / 0.6 1) 0.6 / 0.5 1) 0.5 Einwirkungen aus dem Baugrund Erddruck 0.7 0.7 0.7 Erdauflast 1.0 1.0 1.0 1) In der Regel wird jeweils nur eine veränderliche Begleiteinwirkung berücksichtigt. Je nach Bemessungssituation ist eine andere veränderliche Begleiteinwirkung massgebend 2) Die Strassenlasten und die zugehörigen Anfahr- und Bremskräfte sind als Einwirkungsgruppe zu behandeln 3) Durchbiegungen infolge des häufigen Werts des LM1 Seite 21 / 22
6. REVISIONEN Datum Änderungen Rev A Rev B Rev C Rev D Seite 22 / 22