Bachelor of Science in Bauingenieurwesen

Verleihung des Best of Bachelor 2020 & 2021

«Man sieht nur mit dem Herzen gut. Das Wesentliche ist für die Augen unsichtbar.»

Der bekannte Spruch von Antoine de Saint-Exupéry mag ­seine Richtigkeit haben, für Ingenieure und Ingenieurinnen gilt er aber nur bedingt. Bei den Problemstellungen, vor denen sie stehen, braucht es doch zuerst das Auge. Denken wir etwa an Instandsetzungen von Bauwerken – Aufgaben, die immer mehr an Bedeutung gewinnen. Eine visuelle Inspektion mit scharfem Blick, mit sehendem Auge und gepaart mit einer grossen Portion Wissen ist schon einmal eine gute Grundlage, um auftretende Probleme zu erkennen und zu lösen. Das «Herz» ist allerdings doch gefordert – hier kommt die Leidenschaft ins Spiel. Ein Mensch, der seinem Beruf mit Leidenschaft nachgeht, der seine Arbeit als Berufung sieht – der schaut vielleicht noch besser hin.

Es ist gut zu wissen, dass solche leidenschaftlichen Kräfte nachwachsen. In diesem Band «Best of Bachelor» stellen wir einige von ihnen und ihre Arbeiten vor. Mit Leidenschaft sind sie unterschiedlichsten Problemen, die unser aller Alltag betreffen, nachgegangen. Sie haben hingeschaut, ihr bisher erworbenes, eindrückliches Wissen eingebracht und Lösungen aufgezeigt. Die Bevölkerung weiss solches zu schätzen. Wer möchte nicht ruhigen Herzens über eine Brücke fahren oder ein aufgestocktes Gebäude betreten?

Insofern vielen Dank den Nominierten und den Absolvierenden des Bauingenieurwesens, dass sie ihre ­Profession ernst nehmen. Sie leisten einen immens wichtigen Dienst an unserer Gesellschaft. Und selbstverständlich herzliche Gratulation. Die erste, sehr wichtige Etappe im Berufsleben ist erfolgreich absolviert, und es wird noch viel zu sehen geben – für das Auge und mit dem Herzen.

 

Peter Seitz, peter.seitz@tec21.ch, espazium - der Verlag für Baukultur

 

NOMINIERTE UND AUSGEZEICHNETE BACHELORTHESEN 2020

BFH - BERNER FACHHOCHSCHULE

David Tschan

Fussgängerbrücke über die Aare

Autor David Tschan
Betreuer Prof. Dr. Stephan Fricker
Experte Jean-Pascal Amman
Disziplin Tragwerke

Am Ausfluss der Aare bei Thun gibt es keine Uferverbindung, und der Entwurf einer unterschiffbaren Fussgängerbrücke soll die Diskussion darüber wiederbeleben. 96 m Länge und eine lichte Höhe von 13 m muss der Übergang aufweisen, um den Anforderungen des Standorts zu genügen. Mit architektonischer Sorgfalt geht David Tschan daran, dieses Bauwerk zu planen. Sehr gut setzt er sich mit dem Standort aus­einander, indem er die Umgebung mit Schloss, Park, Kirche, Portalkran und Alpenpanorama berücksichtigt. Um seinem Entwurf den nötigen Rückhalt zu verleihen, führt er Bevölkerungsumfragen an. Vom Vogelreservat über Fischlaichgrund, Wasserschutzgebiet, Geologie und Naturgefahren – David Tschans Entwurf muss neben der Ästhetik an diesem besonderen Ort eine Vielzahl von Randbedingungen integrieren. Ein Variantenstudium über Bogenbrücken und eine Fachwerkkonstruktion führt ihn zu einer ­invertierten Finkträgerbrücke, die er detailliert und grafisch beeindruckend ausarbeitet. Und selbst Sitzgelegenheiten auf der Brücke machen diese zu mehr als einer rein pragmatischen Uferverbindung.

 

Joel von Ah

Optimierung V-GEP in Wiedlisbach

Autor Joel von Ah
Betreuer
Lorenz Guyer
Experte Martin Meister
Disziplin Siedlungswasserwirtschaft

Auf Grundlage einer Machbarkeitsstudie eines Ingenieurbüros taucht Joel von Ah während seiner Bachelorarbeit tief ins Regenwasser ein. Er arbeitet detailliert acht Varianten aus, um mit Regenabfluss durchmischtes Abwasser aus dem Mischwasserleitungsnetz zu entlasten. ­Aufgrund eines ökologischen, technischen und finanziellen Vergleichs begründet er plausibel seine Best-Variante, die er auf Stufe Vorprojekt ausarbeitet. Sie sieht unter anderem den ­Neubau eines Regenüberlaufbeckens vor, einen bestehenden Regenüberlauf zu einem Streichwehr umzubauen und einen weiteren an einem neuen Standort ebenso zu konzipieren. ­Dadurch gelingt es Joel von Ah, die unterhalb liegenden Leitungen ohne Kapazitätserwei­terung beizubehalten. Ausserdem kann eine auf privatem Grund liegende Leitung in den öffentlichen Raum verschoben werden. Für seine ­dimensionierten Bauten schlägt er die technische Ausrüstung vor, und in seiner umfang­reichen Arbeit denkt er auch eine Revitalisierung des Vorfluters Brüggbach an. Dadurch kann auch dieses Nadelöhr gelöst werden – wies der Bach doch bisher eine ungenügende Kapazität auf.

 

FHNW - FACHHOCHSCHULE NORDWESTSCHWEIZ

Timo Daniel

Rückbau eines Kehricht­heizkraftwerks

Autor Timo Daniel
Betreuer
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Trunk
Experte Thomas Nägelin, dipl. Bauingenieur HTL
Disziplin Grundbau

Einem aktuellen Thema mit komplexer Pro­blematik nimmt sich Timo Daniel an. Aufgrund von Modernisierungsmassnahmen wird das Kehrichtheizkraftwerk Josefstrasse in Zürich ­teilweise rückgebaut. Für die Demontage des Kehrichtbunkers und der Ofenhalle müssen Baugrubenwände bis zu 15 m unter Gelände­oberkante geplant werden. Im Boden steht Grundwasser an, und ein Kamin ragt in unmittelbarer Nähe 90 m in die Höhe. Timo Daniel überlegt sich detailliert den möglichen Bau­ablauf, plant die nötigen Spundwände und ­entwirft und bemisst eine Jettingwand. Er berücksichtigt die Problematik eines hydrau­lischen Grundbruchs und präsentiert eine gute Lösung mit speziellen Schlössern für das aufgrund des Wasseranfalls besonders zu beachtende Anschlussdetail der Injektionspfähle an die Spundwand. Den Einfluss der Baugruben auf den Kamin zeigt er mittels zweier Setzungsberechnungen – es kommen eine analytische Rechnung und eine FE-Modellierung mit Plaxis zum Einsatz – auf. Ein Monitoringkonzept für den Kamin rundet die gut dokumentierte Arbeit, die sehr viele für die Umsetzung relevante Punkte berücksichtigt, ab.

 

Manuel Kiefer

Typenhalle aus Holz

Autor Manuel Kiefer
Betreuer
Christoph Fuhrmann, Holzbauingenieur HTL/SIA
Experten David Häring, Bauingenieur MSc ETH
Disziplin Holzbau

Nicht eine einzelne Halle aus Holz entwirft ­Manuel Kiefer, sondern eine Vorlage für ­beliebig viele Exemplare. Diese Typenhalle soll kostengünstig an praktisch jedem belie­bigen Ort von diversen Bauleuten umgesetzt werden können. Für eine möglichst breit ­aufgestellte Nutzbarkeit muss auf genügende bauphysikalische Anforderungen und eine grösstmögliche Flexibilität der Anordnung der Tore, Türen und Fenster Wert gelegt werden.
Da sich die Komplexität des Bauwerks in Grenzen halten muss, beschränkt sich Manuel Kiefer auf ein prägnantes Variantenstudium. Seine Wahl einer Halle mit leicht geneigtem ­Satteldach, auf Pendelstützen gelagert, mit ­Koppelpfetten als Nebentragwerk und einer ­einfachen Verkleidung mit Sandwichpaneelen begründet er schlüssig: Schnell, einfach und kostengünstig ist sie zu erstellen, relativ flexibel in der Nutzung, und Erweiterungen sind leicht umsetzbar. Die Anschlüsse der einzelnen Elemente und die Knotenverbindungen arbeitet er praxisgerecht aus, sodass sie eine ordent­liche Grundlage für eine Zimmerei darstellen. Die Halle ist faktisch baureif und ein schönes Beispiel dafür, dass auch einfachen Zielvor­stellungen ein grosses Ingenieurwissen zu­grunde liegt.

FHGR - FACHHOCHSCHULE GRAUBÜNDEN (ehem. HTW Chur)

Patrick de Abreu

Wohnhaus am Stadtgarten

Autor Patrick de Abreu
Betreuer
Plácido Pérez, dipl. Bauingenieur HTL/STV/SWB
Experte Lorenz Kocher, dipl. Arch. ETH, MSc ETH Bau-Ing.
Disziplin Massivbau

Der klassischen Ingenieuraufgabe im Hochbau schlechthin widmet sich Patrick de Abreu. Ein architektonischer Entwurf für ein achtstöckiges, 23 m hohes Wohn- und Gewerbegebäude mit ­Unterkellerung und Tiefgarage liegt vor. Was fehlt, ist ein schlüssiges Tragwerkskonzept für den Stahlbetonbau. Anhand eines Varianten­studiums für den vertikalen und horizontalen Lastabtrag entwickelt Patrick de Abreu ein ­Konzept, bei dem er ein Augenmerk auf eine möglichst flexible Nutzung der zukünftigen ­Gewerbeeinheiten legt. Je weniger Einschränkungen das Tragwerk bietet, desto anspruchsvoller wird allerdings die Umsetzung. Daher entschliesst sich Patrick de Abreu, die Lasten über die Wohnungstrennwände abzutragen, ­indem er diese als Scheiben ausbildet. Dadurch kann er auf angedachte Fassadenstützen verzichten. Für einen vom Architekten entwor­fenen, am Gebäude angeschlossenen Laubengang optimiert er die Position und Anzahl der Stützen, und auch das Treppenhaus verschiebt er, um die Fluchtweglängen innerhalb der Vorschriften zu ermöglichen. Gut lesbar und in schönen, teils dreidimensionalen ­Bildern wird die komplexe, grosse Aufgabe ­gelöst, wobei auch massgebende Details nicht fehlen.

 

Dario Gaudenzi

Erneuerung ­Bahnunterführung mit Bachdurchlass

Autor Dario Gaudenzi
Betreuerin
Emanuela Ferrari, Bauing. Msc ETH/SIA, Arch. Bsc
Experte Pascal Fleischer, Dipl. Bauing. ETH/HTL/SIA
Disziplin Massivbau

Eine quer stehende Kuh und eine, die daran ­vorbeigeht – dieser ungewöhnliche Bemessungsfall ist für Dario Gaudenzi nur eine von vielen Grundlagen für seinen ausgearbeiteten Querschnitt einer Bahnunterführung bei Bern. Hinzu kommen noch mehrere Bäche, die nicht eingedolt durch das Bauwerk geführt ­werden müssen – und das auf einer Länge von 50 m, bei laufendem Bahnbetrieb und unter sehr beengten Platzverhältnissen. Die Unter­führung quert nämlich neben der zweigleisigen Bahnstrecke Bern–Neuchâtel, die für maximal ein Wochenende gesperrt werden darf, auch eine Gleisharfe mit sich auffächernden Gleisen. Da der Querschnitt der Baute nicht vorgegeben ist, leitet Dario Gaudenzi ihn in einem aus­führlichen Variantenstudium her, in dem er gleichzeitig die sinnvollen Bauweisen mit­einbindet. Seine schöne Lösung, für die er die ­ingenieurspezifischen Themen sehr umfangreich bearbeitet – über die berücksichtigten ­Abbiegeradien in den Rahmenecken freut sich die spätere Ausführungsplanung –, sieht eine kombinierte Bauerstellung vor: Unter der Bahnstrecke kommen Betonfertigteile zum Einsatz, die mit Stabspannverfahren verbunden werden, sodass nach etwa 56 Stunden Bauzeit die Züge wieder passieren können. Die übrige Unter­führung wird klassisch mit Ortbeton gebaut.

 

OST - OSTSCHWEIZER FACHHOCHSCHULE (ehem. HSR RAPPERSWIL)

Arline Andrea Bernegger

Vorprojekt Murgangschutz Nollental

Autorin Arline Andrea Bernegger
Betreuer
Prof. Dr. Davood Farshi
Expertin Viviane Bigler
Disziplin Wasserbau

Auf ein in der Schweiz immer wiederkehrendes Problem stösst Arline Bernegger. Die Schutzbauten am Fuss einer Murgang führenden Rüfe genügen heutigen Anforderungen nicht mehr. Daher soll das System nun auf ein HQ300 ausgelegt werden. Dabei spielen Kosten und Umsetzbarkeit natürlich eine bedeutende Rolle. Vor der eigentlichen Planung ergänzt Arline Bernegger die vorhandenen Grundlagen mit ­eigenen numerischen Berechnungen. Mittels Handformeln erkennt sie die ersten Schwachstellen im Gerinne. Die Geländemodellierung erfolgt mit dem Programm SMS, und zwei ­Modelle – ein gröberes für das gesamte Einzugsgebiet und ein feineres vom Kegelhals des
­Bachs – werden für die anschliessende Modellierung der Murgangszenarien mittels Basement eingesetzt. Drei Varianten und zum ­Vergleich die Nullvariante – alles bleibt, wie es ist – schaut sich Arline Bernegger an und ­erläutert diese in einem kurzen, aber wesent­lichen Bericht. Der Ausbau des bestehenden ­Geschiebesammlers steht einem neuen, tal­aufwärts gelegenen oder einem Bachverbau mit zehn Konsolidationssperren gegenüber. Auf Grundlage von übersichtlichen Kolktiefenberechnungen und Geschieberückhaltvolumen erfolgt eine Vordimensionierung der drei ­möglichen Massnahmen. Folgerichtig erkennt sie den Ausbau des Bestands als vernünftige Massnahme und arbeitet diese aus.

 

Sandro Bunschi

Der Bettungsmodul

Autor Sandro Bunschi
Betreuer
Prof. Dr. Carlo Rabaiotti
Experte Manuel Aukenthaler
Disziplin Geotechnik

Am Ende der Bachelorausbildung eine Aufgabe zu bearbeiten, die gar nicht Grundlage des ­Studiums war – Sandro Bunschi traut sich etwas. Man merkt der Arbeit, die sich auf das Gebiet der angewandten Forschung begibt, an, dass das «Herzblut» des Verfassers eingeflossen ist. Sandro Bunschi beleuchtet die Interaktion zwischen Bauwerken und ihrem Untergrund. Bauwerke führen zu Setzungen im Boden und diese wiederum zu Verformungen der Bauten. Diese komplexe Bauwerk-Baugrund-Interaktion wird vereinfacht oft durch ein System mit ­kontinuierlich verteilten Federn dargestellt. Den Federn wird eine gewisse Steifigkeit vorgegeben, allgemein als Bettungsmodul bekannt. Dieser wird üblicherweise über das Bauwerk als konstant angenommen, was er aber nicht ist. Mit der Methode der Finiten Elemente ­könnte der Modul zwar berechnet werden, im weit verbreiteten Programm Plaxis ist dies aber nicht implementiert. Daher erstellt Sandro Bunschi in seiner schön zusammengestellten Arbeit ein Skript in der Programmiersprache Python, das den Bettungsmodul automatisch berechnet und seine Verteilung optisch darstellt. An zwei Beispielen testet er sein Skript und diskutiert und plausibilisiert die Ergeb­nisse. Wissenschaftlich korrekt weist er zum Schluss auf die noch zu lösenden Probleme ­innerhalb der Programmierumgebung hin.

 

HSLU - HOCHSCHULE LUZERN

Sandro Schnüriger

Wasserkraftwerk Choltal

Autor Sandro Schnüriger
Betreuer
Prof. Dr. Dieter Müller
Experte Gian-Andri Tannò
Disziplin Wasserbau

Ein komplettes Kleinwasserkraftwerk entwirft Sandro Schnüriger am Choltalbach, einem Wildbach in Nidwalden. Seine Planungen stützen sich dabei nicht nur auf vorgegebene und vorhandene Daten, er generiert auch eigene. Ob Geländeaufnahmen mittels Nivellement im anspruchsvollen Gelände oder etwa die Her­leitung der für das Kraftwerk relevanten Ab­flüsse – Sandro Schnüriger bereitet die Daten sehr übersichtlich und ansprechend auf. An­gefangen von der Hydrologie über die Berücksichtigung der Naturgefahren, die Aufarbeitung der hydraulisch relevanten Kenngrössen, die schön umgesetzte hydraulische Dimensionierung bis hin zum Entwurf der technischen ­Komponenten bildet das kleine Kraftwerk alle wesentlichen Aspekte im Wasserbau ab. Dabei ist, wie in der Praxis, am Anfang noch vieles ­offen und muss erst erarbeitet werden. So sind ein Variantenstudium zu möglichen Linien­führungen der Druckleitung und eines zur Wahl der Fassungsanlage nachvollziehbar in der ­ausführlichen Arbeit behandelt, während eine illustrative Fotostrecke das Gelände anschaulich macht. Ein respektabel aufgearbeitetes Projekt, auch wenn die Wirtschaftlichkeit gemäss Abschätzung mit kapitalisierten Kosten derzeit noch nicht gegeben ist.

 

Timon Zeder

Neubau eines ­Schulhauses

Autor Timon Zeder
Betreuer
Dr. Thomas Kohlhammer
Experte Dr. Marco Bahr
Disziplin Konstruktion und Tragwerk

«Mit grosser Leidenschaft und Freude» (Zitat) nimmt sich Timon Zeder der grossen Aufgabe an, das Tragwerk eines Schulhauses mit fünfeckigem Grundriss und innen liegendem Kern auf Stufe Vorprojekt zu bringen. In einem nachvollziehbaren Variantenstudium untersucht er verschiedene Möglichkeiten des vertikalen und horizontalen Lastabtrags. Dabei verfolgt er konsequent den räumlichen Kraftfluss und stellt diesen übersichtlich dar. Zum Schluss liegen ihm sogar zwei Best-Varianten vor: Indem er die äusseren Wände als Rahmensystem ausbildet und am Kern nur die Eckstützen mittragen lässt, erhält er ein steifes Tragwerk mit hohem Tragwiderstand, aber eher geringem Verformungsvermögen. Alternativ setzt er den Kern als gekoppeltes Rahmen-Scheiben-System um und setzt an der äusseren Wandabwicklung nur Fassadenstützen ohne horizontale Wirksamkeit an. Dieser Entwurf lässt mehr Verformungen zu, indem er mehr plastische Gelenke ausbilden kann. Besonders im Erdbebenfall bietet diese aufwendigere Konstruktion Vorteile. Beide Varianten bemisst Timon Zeder konstruktiv, illustriert dies sehr schön und dokumentiert das Erlangen der Ergebnisse in sauberer Weise. Gut bearbeitet er die Thematik des Lastfalls Erdbeben, und auch sein Entwurf einer Holz-Beton Verbunddecke ist gelungen.

 

HEIA-FR - HAUTE ÉCOLE D’INGÉNIERIE ET D’ARCHITECTURE DE FRIBOURG

Nathan Bongard

Étude hydrique de la source des Pilettes à Fribourg

Auteur Nathan Bongard
Professeur Prof. Dr Michael Pfister
Experts Stéphane Giroud, François Genolet
Discipline Hydraulique

Nathan Bongard voit très loin dans le futur, jusqu’en 2085, en s’attaquant à une tâche inhabituelle. La source des Pilettes jaillit sous la gare de Fribourg et elle est utilisée depuis des décennies, notamment pour le brassage de la bière. Comme le bassin versant a beaucoup changé au fil des années – avec une augmentation consi­dérable de l’urbanisation et de l’imperméabilisation des sols – il est important de savoir si l’exploitation de l’eau restera intéressante à l’avenir. Afin d’être en mesure de prévoir le ­débit de la source dans le futur, Nathan Bongard étudie d’abord le passé. Il analyse méticuleu­sement les données et établit un bilan pour les dernières décennies en s’appuyant sur des ­observations météorologiques (précipitations, humidité relative, rayonnement solaire et température) et sur des informations cadastrales. Puis il compare ces résultats aux ­mesures de débit effectuées. L’écart entre les ­enregistrements et le calcul n’est que de 0,7 %. Cette validation permet à Nathan Bongard ­d’estimer le débit dans le futur. Bien entendu, ceraines hypothèses doivent être formulées concernant l’évolution du bassin versant et du climat. Cependant, des prévisions intéressantes peuvent être faites sur la base d’une ­variation des données : dans le pire des cas, le débit de la source diminuera de 75 %.

 

Ludivine Menoud

Pont sur la Jogne à Broc

Auteur Ludivine Menoud
Professeur
Patrick Buchs
Experts Jean-Luc Schouwey; Philippe Schaer
Discipline Construction en béton

Ludivine Menoud s’attaque à plusieurs tâches importantes à la fois. Pour un pont en béton armé datant de 1971, elle rédige, à la suite d’une inspection visuelle, un rapport d’état et un examen structurel. Ensuite, elle élabore et planifie un concept d’intervention pour les travaux de réparation à effectuer, qui comprennent également l’élargissement asymétrique du pont. Pour la réhabilitation, elle explore deux options : l’une avec un béton classique in situ, l’autre avec du BFUP. Elle apporte de nombreuses précisions à cette dernière, prend en compte et analyse de multiples détails structurels et envisage des mesures prometteuses pour une durée de vie maximale. En proposant une approche non orthodoxe pour le drainage de l’ouvrage, elle étend sa réflexion à l’exécution elle-même. Il est évident qu’un objet existant nécessitant des réparations demande un travail important. Ludivine Menoud épluche la littérature actuelle et la met en pratique : dans son étude minutieusement menée et très lisible, elle tient égaement compte des résultats de la recherche routière.

 

HEIG-VD - HAUTE ÉCOLE D'INGÉNIERIE ET DE GESTION DU CANTON DE VAUD

Jérémy Jacot-Descombes

Réservoir de Pralin

Auteur Jérémy Jacot-Descombes
Professeur David Consuegra
Expert Jean-Louis Boillat
Discipline Géomatique, Construction et infrastructures

La commune de Val-d’Illiez, en Valais, dispose de trois réseaux distincts d’alimentation en eau potable, dont deux sont situés sur le versant en amont du village principal. Comme l’appro­visionnement peut parfois être insuffisant, il s’agit de relier les installations, de garantir la qualité de l’eau et d’utiliser si possible les excédents pour la production d’énergie. Jérémy ­Jacot-Descombes documente son approche de cette mission complexe à l’aide de plans et de diagrammes attrayants. Il prévoit de restaurer les captages et de dériver les débits excédentaires vers un réservoir existant par le biais d’une nouvelle canalisation afin de préserver la sécurité d’approvisionnement. Pour le village lui-même, il conçoit une réserve souterraine d’eau potable qui sera raccordée aux réseaux en amont. En installant une turbine, il parvient à convertir en électricité l’eau du canal d’amenée du réservoir. L’eau en surplus de cet aménagement est également turbinée vers la Vièze grâce à un nouvel équipement. Pour compléter ces missions synoptiques d’ingénierie, Jérémy Jacot-Descombes se penche aussi sur les détails : il dimensionne les turbines par des vérifications de conception sur modèle en laboratoire et remplace le traitement ultraviolet actuel de l’eau par une installation d’ultrafiltration.

 

Cédric Martin

Construction d’une passerelle en bois

Auteur Cédric Martin
Professeur
Andrea Bernasconi
Expert Fabris Alessandro
Discipline Géomatique, Construction et infrastructures

L’exercice consiste à planifier le remplacement d’une passerelle piétonnière sur le Vedeggio à Agno, près de Lugano. Cet ouvrage d’une portée de 35 m doit être réalisé en bois pour bien s’intégrer dans le paysage. Cédric Martin se penche sur trois options : une poutrelle d’un seul jet, une construction en treillis et un pont en arche à trois articulations. Il a prédimensionné avec soin les principales structures porteuses respectives par l’intermédiaire de calculs manuels sophistiqués en tenant compte dans son étude de nombreux critères pertinents, tels que l’esthétique, la protection structurelle du bois ou l’assemblage. Son choix s’est fixé sur l’arche, pouvant se concrétiser avec beauté dans une construction en bois, et son approche est réussie. Cédric Martin effectue un calcul statique en deux et trois dimensions, sans oublier de comparer les deux modèles. Il décrit clairement les détails de son pont et son étude démontre que le travail de l’ingénieur planificateur ne se termine que lorsque l’ouvrage est achevé : c’est pourquoi Cédric Martin propose également une entreprise pouvant fabriquer le pont avec l’envergure souhaitée, estime les gabarits nécessaires pour l’acheminement et tient même compte des créneaux réservés aux transports spéciaux dans le tunnel du Gothard.

 

HEPIA - HAUTE ÉCOLE DU PAYSAGE, D'INGÉNIERIE ET D'ARCHITECTURE DE GENÈVE

Adrien Gothuey

Gestion des crues éclairs de la Simme

Auteur Adrien Gothuey
Professeur Dr Zsolt Vecsernyés, Ing. civil dipl. EPF/SIA
Experts M. Bernard Chabre, Ing. civil dipl. HES ; M. Stéphane Friedli, Ing. mécanique dipl. EPF ; M. Philippe Martin, Ing. civil dipl. HES ; M. Gaëtan Seguin, Ing. rural dipl. EPFL
Discipline Aménagements hydrauliques

Le lac glaciaire des Faverges, situé au pied du glacier de la Plaine Morte, se forme chaque ­année et se vide généralement en été. Pour réguler son évacuation, on taille dans la glace un canal, mais celui-ci peut être bloqué par un embâcle. Par ailleurs, la Simme, qui recueille les eaux de ruissellement, n’est pas toujours apte à faire face aux crues soudaines en provenance du lac. Adrien Gothuey envisage des solutions pour éviter des débordements du cours d’eau. Pour déterminer les conséquences d’une crue éclair dans la région drainée par la Simme, il modélise la rivière avec le programme HEC-RAS. À ce jour, le débit le plus important issu du glacier était de 57 m3/ s et correspond à peu près à un évènement centennal. À l’aide du logiciel SWMM (Storm Water Management Model), disponible gratuitement, il a estimé les dimensions que devrait avoir un bassin de rétention pour délester la rivière. La conclusion logique est qu’un tel projet n’est pas réalisable, car il faudrait un plan d’eau de 50 ha pour une pro­fondeur de 2,80 m. Afin d’assurer la sécurité en cas de crue, Adrien Gothuey se penche donc plutôt, pour les différents tronçons de la Simme, sur des mesures d’ingénierie fluviale adaptées, qui servent en même temps à revitaliser le cours d’eau.

 

Julien Schira

Passerelle cyclable sur l’autoroute A1

Auteur Julien Schira
Professeur
Dr Damien Dreier, Ing. civil dipl. EPF/SIA
Experts Claudio Bailo, Ing. civil dipl. HES ; Alain Dubuis, Ing. civil dipl. HES/REG A ; M. Nicolas Maulini, Ing. civil dipl. HES, Master HEC ; M. Alexandre Sonnay, Ing. civil dipl. HES ; M. Christian Von Düring, Architecte dipl. EPF
Discipline Construction en béton armé et précontraint

Afin de permettre au trafic non motorisé de franchir une jonction autoroutière de l’A1, sur une distance considérable de 145 m, Julien Schira conçoit une passerelle d’une géométrie exigeante. Après avoir étudié plusieurs variantes, il choisit comme système porteur une poutre précontrainte continue, avec des portées de 26 m, 58 m et 26 m délimitées par deux piliers intermédiaires reliés de manière monolithique. L’ambition créatrice, qui conduit à un ouvrage séduisant, est bien visible et se ­traduit notamment au niveau de la charpente acier soutenant la portée centrale. Julien Schira calcule les forces internes et les déformations du pont à l’aide d’un logiciel d’analyse par ­éléments finis, mais ne néglige aucunement de contrôler la plausibilité des résultats. De beaux calculs manuels font tout autant partie de ce bon travail d’ingénierie que des vérifications très détaillées de la conception structurelle. La dalle de la chaussée est constituée de béton fibré à ultra-haute résistance. Cela permet de gagner du poids et les éléments peuvent être ­facilement préfabriqués. Et l’enchainement du chantier est également bien pensé : le zonage nécessaire aux différents processus de construction est parfaitement défini.

 

SUPSI - SCUOLA UNIVERSITARIA PROFESSIONALE DELLA SVIZZERA ITALIANA

Damiano Luraschi

Passerella ciclopedonale a Davesco-Soragno

Autore Damiano Luraschi
Docente Stefano Bernasconi, Ing. civ. dipl. ETH
Esperti Leo Girardi, Ing. civ. dipl. ETH; Fabiano Martini, Ing. civ. dipl. ETH; Tullio Martinenghi, Ing. civ. dipl. EPF
Disciplina Edilizia – Strutture in acciaio

L’innovativo ponte ciclopedonale in acciaio di Damiano Luraschi ha un aspetto elegante, che dipende tra l’altro dall’ideazione formale della struttura, splendidamente sviluppata. Alla sua base vi è la curva dei momenti di un ­impalcato con due sbalzi. Questa idea, che ­genera un’opera visivamente affascinante, è ­preceduta da un’attenta e approfondita ricerca bibliografica. L’elaborazione della scelta defi­nitiva è preceduta anche da uno studio delle possibili varianti, che è stato affrontato in maniera eccellente attraverso predimensiona­menti manuali e rappresentazioni esplicative in pianta, corredati anche da un rendering. ­Luraschi affronta la progettazione con grande cura. Tutte le condizioni al contorno, come per esempio la necessaria ridotta pendenza, confluiscono bene nel suo progetto, la logistica del cantiere è chiara e ben congegnata e i ­dettagli del ponte sono correttamente elaborati fino anche all’illuminazione. Luraschi riconosce anche le zone problematiche della co­struzione: a causa dell’ampia campata e della pendenza ridotta sulla spalla si generano infatti notevoli forze di trazione.

 

Lorenzo Monga

Nuovo edificio abitativo a Locarno

Autore Lorenzo Monga
Docente Stefano Mina, Ing. civ. dipl. ETH
Esperti Gianfranco Sciarini, Ing. civ. dipl. ETH; Giovanni Stoffel, Ing. civ. dipl. ETH
Disciplina Edilizia – Strutture in calcestruzzo armato

Lorenzo Monga si dedica a un classico compito da ingegnere: la costruzione di un edificio ­multipiano a uso abitativo e commerciale. ­L’edificio conta otto piani fuori terra e un piano interrato, con una pianta di 18 × 22 m e una struttura in calcestruzzo armato con elementi precompressi. Il progetto dell’architetto è pronto e secondo il committente i costi e il rapido ­svolgimento dei lavori sono estremamente interessanti. Monga prende in esame tre varianti di sistema portante: una struttura con pilastri esterni e pareti portanti interne, una soluzione con travi in appoggio sui pilastri e sulle pareti esterne in combinazione con pareti portanti all’interno dell’edificio, ­infine una opzione con solette e pilastri in struttura mista. La scelta ­ricade sulla prima ­variante. Monga stima le ­dimensioni iniziali dei componenti delle varianti anche sulla base della loro snellezza. Il predimensionamento degli elementi costruttivi viene realizzato attraverso calcoli manuali, grazie ai quali è possibile verificare i risultati che si ottengono con l’utilizzo dei software di calcolo strutturale. Nell’elaborazione della sua proposta ­approfondisce notevolmente l’analisi della struttura. Per la certificazione ­sismica, modella la struttura come un ­sistema oscillante multimassa, che calcola a mano. ­Anche tutti i potenziali ­problemi, come la disposizione dei collegamenti, ven­gono riconosciuti per tempo. L’architetto può ­essere soddisfatto del grande lavoro svolto: il suo progetto potrà essere realizzato.

 

ZHAW - ZÜRCHER HOCHSCHULE FÜR ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN

Andrej Reto Hörler und Marius Weder

Ostumfahrung Bad Zurzach, SBB‐Brücke – Zürcherstrasse

Autoren Andrej Reto Hörler und Marius Weder
Betreuerin Dr. Melanie Truniger
Experte Emanuelle Sallin
Disziplin Massivbau

Die geplante Ortsumfahrung von Bad Zurzach unterquert die eingleisige Bahnstrecke. Daher braucht es eine neue SBB-Brücke, für deren ­Erstellung nur eine möglichst kurze Sperrzeit der Strecke in Anspruch genommen werden darf. Das nötige Lichtraumprofil ergibt eine Spannweite von 18 m. Dass diese für eine Bahnbrücke beachtliche Weite durch ein schlankes Bauwerk geschaffen wird, dafür zeigen sich ­Andrej Hörler und Marius Weder in einer Gemeinschaftsarbeit verantwortlich. In einer ­umfangreichen Dokumentation legen sie ihren Entwurf dar. Auf Grundlage eines Varianten­studiums – es beinhaltet sogar für jeden Vorschlag einen genauen Bauablauf und eine Kostenzusammenstellung nach NPK – entscheiden sie sich für eine offene und schlaff bewehrte Rahmenbrücke. Um die Übersicht bei der ­Behandlung der zahlreichen anspruchsvollen Bahnlasten und Gefährdungsbilder zu bewahren, stellen sie diese in tabellarischer Form ­zusammen. Ihre statischen Berechnungen erfolgen grösstenteils mit drei Programmen, aber auch einige Handrechnungen setzen Andrej Hörler und Marius Weder zur Plausibilisierung ein. Detailreiche Pläne zeigen ihren Entwurf, und eine logisch gelöste Bewehrungsführung bildet eine gute Ausgangslage für die Weiterbearbeitung dieses Vorprojekts einer Bahnbrücke.

 

Colin Macdonald und Michael Strickler

Neubau Überführung Buechenwaldstrasse

Autoren Colin Macdonald und Michael Strickler
Betreuer Dr.-Ing. Wolfgang Moritz Blossfeld
Experte Matthias Krucker
Disziplin Konstruktiver Ingenieurbau

Für eine einspurig befahrbare Bahnüberführung mit 30 m Spannweite wählen Colin Macdonald und Michael Strickler in ihrer gemeinsamen ­Bachelorarbeit einen recht einfachen, aber gut begründeten Querschnitt: Da die Brücke in ­einem Industriegebiet liegt und eine einfachere Schaltechnik Vorteile bringt, geben sie einem gevouteten Rechteckprofil mit beidseitigen Auskragungen den Vorzug. Damit gelingt ihnen ein elegantes Bauwerk, das das geforderte Lichtraumprofil auf einfache Weise ermöglicht. Als statisches System wählen sie einen Zweigelenk­rahmen mit gelenkig gelagerten Stützenfüssen, was aufgrund der biegesteifen Ecken Vorteile hinsichtlich des Feldmoments ergibt. Mithilfe von Faustformeln dimensionieren sie die Baute vor, bevor sie ihren Entwurf mittels Computerstatik überprüfen. Da das Bauwerk als vorgespannte Brücke in Ortbetonweise gebaut werden soll, ist ein Lehrgerüst erforderlich. Dieses stützt sich auf den neuen Flachfundamenten ab, sodass sich der Eingriff in den Zugverkehr für Arbeiten in unmittelbarer Gleisnähe nur auf wenige Stunden beschränken wird. Als ­Zusatz zum Brückenentwurf beleuchten Colin Macdonald und Michael Strickler noch eine ­volle Anpralllast auf die auskragende Fahrbahnplatte.

 

NOMINIERTE UND AUSGEZEICHNETE BACHELORTHESEN 2021

BFH - BERNER FACHHOCHSCHULE

Dominic Gugger

Beurteilung ­Lawinengefahr ­Gelmerhütte (SAC)

Autor Dominic Gugger
Betreuerin Dr. Katharina Schwarz-Platzer
Experte Dipl. Forsting. ETH Ueli Ryter
Disziplin Naturgefahren

Einen etwas grösseren Aufwand musste Dominic Gugger für die Ortsbegehung zu seiner Arbeit in Kauf nehmen. Er beurteilt die Lawinengefährdung der Gelmerhütte auf 2411 m ü. M. Das SAC-Haus plant eine Erweiterung, weswegen ­bereits ein Lawinengutachten aus dem Jahr 2020 vorliegt. Dominic Gugger erarbeitet eine zweite Stellungnahme von Grund auf neu. Dabei berücksichtigt er verschiedene Risikofaktoren. Nach einer übersichtlichen Einführung in die Lawinenkunde eruiert er mögliche Anriss­gebiete für die Hütte gefährdende Lawinen. Zur Bestimmung der Schneedeckenmächtigkeit greift er nicht nur auf regionale Basiswerte ­zurück, sondern auch auf die statistischen ­Auswertungen zweier Typen von Schneemessstationen – IMIS und SLF. Auch mit dem Hüttenwirt redet er, um die Schneehöhen mit Vor-Ort-Beobachtungen zu plausibilisieren. Mittels ­einer Software simuliert er diverse Lawinen­abgänge, um die Schadenswirkung auf die Hütte festzustellen. Die rote Gefahrenzone aus dem ersten Gutachten kann er bestätigen, ­allerdings weichen die Ergebnisse in Sachen Einwirkung voneinander ab, was Auswirkungen auf die empfohlenen Objektschutzmassnahmen hat. Für Letztere zeigt Dominic Gugger prakti­kable Varianten auf, und eine Diskussion der ­Ergebnisse beider Gutachten vervollständigt die gelungene, ungewöhnliche Arbeit.

 

André Märki

Aufstockung Bernstrasse Zollikofen

Autor André Märki
Betreuer
Prof. Dr. Stephan Fricker
Experte Daniel Bommer
Disziplin Tragwerke

Einer modernen Aufgabenstellung gegenüber sieht sich André Märki. Ein bestehender Stahlbetonskelettbau soll um bis zu fünf Etagen in Holzbauweise erweitert werden. Eine Abfang­ebene zwischen Bestand und Aufstockung soll die zusätzlichen Lasten optimal in die beste­henden Stützen einleiten. Da die definitive Konstruktion des Neubaus noch nicht bekannt ist, entwirft André Märki ein Referenzobjekt, um die anzusetzenden Lasten aus Eigengewicht plausibilisieren zu können. Die Abfangebene entwickelt er aus einem Variantenstudium ­heraus. Insgesamt sechs Möglichkeiten aus den Materialien Stahl, hochfester Beton und Buchen-Brettschichtholz dimensioniert er vor und arbeitet anschliessend die hölzerne Konstruktion aus. Eine Analyse zeigt, dass die Stützen im ­Bestand verstärkt werden müssen. André Märki betrachtet zwei Möglichkeiten mit innovativen Technologien: eine Ummantelung mit carbon­faserverstärkten Lamellen und eine Verstärkung mit Ultrahochleistungs-Faserbeton, die er dann letztlich vorschlägt. Die vorhandenen Fundamente genügen zwar rechnerisch, zur ­Sicherheit aber erfolgten ein Entwurf einer Tiefenfundation mit Mikropfählen und ausserdem Vorschläge zur Optimierung des vertikalen Lastabtrags. Und auch der Erdbebennachweis für das Gebäude ist in der Arbeit, die durch gute, bündige Analysen auffällt, vorhanden.

 

FHNW - FACHHOCHSCHULE NORDWESTSCHWEIZ

Marco Siciliano

Überbauung Deponie Zurlinden Ost

Autor Marco Siciliano
Betreuer
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Trunk
Experte MSc Bauing. ETH Nicolas Meystre
Disziplin Geotechnik

Aufgrund von Änderungswünschen der Eigen­tümer, die höhere Anforderungen generieren, kommt Marco Siciliano zum Thema seiner ­Arbeit. Eine ehemalige Kiesgrube wurde bereits zu rund einem Drittel mit Aushubmaterial ­wiederverfüllt. Da neu ein Gewerbegebiet auf dem Areal entstehen soll, steigen die Anfor­derung an die Verdichtung, und die späteren ­Setzungen müssen unbedingt im vertretbaren Rahmen gehalten werden. Daher ist ein Auffüllkonzept zu entwerfen, bei dem aus Kosten­gründen eine Bodenstabilisierung mit zugefügten Bindemitteln ausgeschlossen ist. Dass die Verfüllmaterialien sehr inhomogen anfallen, macht die Aufgabe nicht leichter. Marco Siciliano geht die Sache sehr strukturiert an. Zur Abschätzung des Setzungsverhaltens und der erreich­baren Verdichtung unternimmt er Oedometer- und Proctorversuche im Labor. Dabei kann er bereits ein Problem aufdecken: Der Wasser­gehalt des Verfüllmaterials ist zu hoch. Das Material müsste vor Einbau getrocknet und vor einsickerndem Wasser geschützt werden. Für die Setzungsberechnungen wertet Marco Siciliano die Entsorgungsentscheide aus, um das Material rechnerisch abbilden zu können. Ausserdem schlägt er einen Bauablauf für den Auffüllablauf und die Verdichtung vor und gibt einen Ausblick, ab wann eine Überbauung möglich wäre. Ein konkreter Nutzen für die Bauherrschaft.

 

Martin Torres und Patrick Vogl

Halbstarre Deckbeläge

Autoren Martin Torres und Patrick Vogl
Betreuer
Kai Teschner
Experte Dr. Wolf-Hendrik v. Loeben
Disziplin Baustofftechnologie

Ganz den Laborversuchen verschrieben haben sich Martin Torres und Patrick Vogl in ihrer ­gemeinsamen Arbeit und leisten so einen Beitrag zum Wissenstransfer zwischen Hochschule und Praxis. Die bereits in den 1960er-Jahren entstandene Strassenbauweise mit halbstarren Deckbelägen setzte sich nicht durch, da die ­damals eingesetzten Mörtel den Ansprüchen nicht genügten. Mit der Entwicklung neuer Mörtel in den 90er-Jahren kam diese Ausführung, die den fugenlos möglichen Einbau von Asphalt mit der Stabilität von Beton verbindet, wieder ab und an zum Einsatz, wird aber auch heute noch sehr zurückhaltend angewandt. Der Einbau halbstarrer Deckbeläge ist aufwendig. Ver­dichtung, Wassergehalt, Temperatur etc. müssen gut aufeinander abgestimmt sein, um einen möglichst hohlraumfreien Belag mit dem nötigen Stützgerüst zu erhalten. Nicht weniger anspruchsvoll sind die Laboruntersuchungen mit Prüf­körpern, die Martin Torres und Patrick Vogl selbst herstellen und an denen sie Druck- und Spaltzugversuche anstellen. 24 Proben mit ­unterschiedlicher Verdichtung und Konsistenz entstehen so und erlauben Rückschlüsse auf ­einen optimalen Einbau eines halbstarren Deckbelags. Die Bearbeiter können somit das Potenzial einer früheren Bauweise mit heutigen, ­moderneren Baustoffen in besseres Licht rücken.

 

FHGR - FACHHOCHSCHULE GRAUBÜNDEN (ehem. HTW Chur)

Albin Kretz

Konstruktive Sicherheit eines Speichersees

Autor Albin Kretz
Betreuer
Hansjörg Vogt Dipl. Ing. ETH; M. Eng. RPI
Experte Imad Lifa Prof. Dr. Ing. TU/SIA, MBA
Disziplin Geotechnik

Ein Speichersee zur Beschneiung bei Klosters soll entstehen. Der Standort ist bestimmt, die Einflüsse von Naturgefahren aber noch nicht abgeschätzt. Auf dieser Grundlage arbeitet ­Albin Kretz ein Vor- und Bauprojekt aus. Er untersucht die Sicherheit des Sees in Bezug auf Felssturz, Lawinen, Murgänge und Hochwasser. Der Standort ist geeignet, weswegen er sich auf den Entwurf des Dammbauwerks stürzt. ­Albin Kretz untersucht mehrere Varianten des Dammaufbaus mit verschiedenen Dichtungs­systemen, bemisst diese vor und schätzt die Kosten ab. Dabei berücksichtigt er die schlechte Zugänglichkeit der Baustelle und aufwendige Einbaumethoden. Seinen Vorschlag – ein homogener Erddamm, bei dem das verbaute Material gleichzeitig die Dichtfunktion übernimmt – ­arbeitet er zum Bauprojekt aus. Aufgrund ihrer Grösse untersteht die Stauanlage der direkten Aufsicht des Bundes. Nachweise zu den zahlreich zu berücksichtigenden Gefährdungen des Damms sind zu führen. Albin Kretz geht diese gut nachvollziehbar an. Die Sickerströmungen für diverse Lastfälle berechnet er mit statio­nären und instationären Modellen. Auch die Erdbebensicherheit wird nachgewiesen, und eine vom Bund geforderte Flutwellenberechnung ist Bestandteil der Arbeit, die vom angewandten Wissen her weit über den Studieninhalt hinausgeht.

 

Andrea Luca Lenz

Lehnenbrücke Stalusa I

Autor Andrea Luca Lenz
Betreuer
Pieder Hendry, Dipl. Bauingenieur ETH/SIA
Experte Matthias Wielatt, Dipl. Bauingenieur ETH
Disziplin Brückenbau

Dass sich nicht immer die Bestvariante durchsetzen muss, man an «älteren» Konzepten aber viel Erfahrung gewinnen kann, erfährt Andrea Lenz in seiner Arbeit über ein konkret anstehendes Brückenbauwerk. Das dreifeldrige Lehnenviadukt Stalusa I an der Oberalpstrasse ist in schlechtem Zustand und soll ersetzt werden. Ausserdem ist eine Verbreiterung vorgesehen, und die aus Naturstein gemauerten Pfeiler sollen erhalten bleiben. Andrea Lenz schlägt neben einer Instandsetzung mit Anpassung drei Möglichkeiten eines Ersatzneubaus vor. Da ein Erhalt keine Vorteile bietet, wird der Neubau weiterverfolgt – und zwar die zweitrangierte ­Variante mit einem vorgespannten Durchlaufträger, der im Mittelfeld zusätzlich unterspannt ist. Ein solches Brückenbauwerk ist zwar eine klassische Lösung, aber durchaus anspruchsvoll in der Umsetzung. Die Erstellung der Unterspannung gestaltet sich recht aufwendig, es sind an allen Auflagerpunkten Lager erforderlich, und der Abtrag der Längskräfte über die Schleppplatte muss beachtet werden. Gut nachvollziehbar geht Andrea Lenz diese Ansprüche an. Er führt die erforderlichen statischen Nachweise für das Bauwerk, dokumentiert seine Ergebnisse, erstellt illustrative Pläne, einen Kostenvoranschlag und ein detailliertes Bauprogramm.

 

OST - OSTSCHWEIZER FACHHOCHSCHULE (ehem. HSR RAPPERSWIL)

Sofia Ruoss

Gebäude Kronenweg 1– 5 in Stäfa

Autorin Sofia Ruoss
Betreuer
Prof. Felix Wenk
Experte Daniel Bollmann
Disziplin Erhaltung / Konstruktion

Ein denkmalgeschütztes Objekt instand zu ­setzen stellt selbst für erfahrene Ingenieure ein anspruchsvolles Unterfangen dar. Selten sind ­Bestandspläne vollständig und visuelle Kontrollen nicht überall ohne Weiteres möglich, sodass man stets mit Überraschungen zu rechnen hat. Ein denkmalgeschütztes Haus nicht nur instand zu stellen, sondern auch noch mit einem neuen Treppenhaus zu versehen steigert die Kom­plexität zusätzlich. Diese Aufgabe schreckt Sofia Ruoss allerdings nicht ab. Anhand von Bestandsplänen und visuellen Begutachtungen geht sie der Tragweise eines 400-jährigen Hauses nach. Sie analysiert den Dachstuhl, der keine eindeutige Stuhlform, sondern eine Mischform aufweist, und erstellt für das Gebäude ein statisches Konzept. Das neue Treppenhaus wird in Betonbauweise umgesetzt und durchtrennt wichtige statische Elemente des Bestandsgebäudes. Sofia Ruoss arbeitet Massnahmen aus, um diese zu ersetzen. Auch die übrigen Verstärkungsmassnahmen für das Gebäude – sie betreffen neben dem Dachstuhl die Decken, Unterzüge und ­Wände – plant sie und bemisst sie mithilfe eines Finite-Elemente-Programms und von Hand­rechnungen. Dabei gilt ihr Augenmerk stets dem ­geforderten maximalen Erhalt der Bausubstanz, sodass in dieser Vordimensionierung dem Denkmalschutz Rechnung getragen ist.

 

Stefan Thoma

Fussgängerbrücke Mythenquai ZH

Autor Stefan Thoma
Betreuer
Prof. Dr. Ivan Markovic
Experte Beat Jörger
Disziplin Erhaltung / Konstruktion

Die älteste noch stehende Schrägseilbrücke der Schweiz aus dem Jahr 1964 soll weiterhin erhalten bleiben und bedarf daher einer Überprüfung und eines Erhaltungskonzepts. Stefan Thoma analysiert das Bauwerk stufengerecht. Eine visuelle Zustandsaufnahme bildet eine der Grundlagen seiner Untersuchung. Mit einer ­aufwendigen statischen Überprüfung anhand eines 3-D-Modells gelingen ihm nahezu alle ­Tragsicherheitsnachweise. Dabei erkennt er die Brisanz eines aussergewöhnlichen Gefährdungsbilds: Ein Spannstangenausfall der beiden Rückverankerungen des Pylons könnte zu einer Instabilität und einem Brückeneinsturz führen. Stefan Thoma nimmt diese Erkenntnis folgerichtig sehr ernst und geht mit seiner statischen Analyse noch weiter. Er untersucht detailliert die hochbelasteten Konsolen und Pylonköpfe in einem weiteren 3-D-Modell. Und auch hier stösst er auf ein nächstes Problem: Bestimmte Schweissnähte können den Tragsicherheitsnachweis nicht erfüllen. Aber auch andere neuralgische Punkte der Brücke deckt Stefan Thoma auf. Die Konsolen weisen ein Entwässerungsproblem auf, dessen Lösung einen grossen Eingriff ­darstellt, da hierfür sämtliche Spannstangen zu lockern wären. Diese und seine vielen weiteren Ergebnisse fliessen in einen Inspektions- und Erhaltungsvorschlag für das Bauwerk ein.

 

HSLU - HOCHSCHULE LUZERN

Moritz Aeschlimann

Zur Konstruktion einer Hyparschale in Holzbauweise

Autor Moritz Aeschlimann
Betreuer
Prof. Dr. Uwe Teutsch
Experte Dr. Andreas Galmarini
Disziplin Konstruktion und Tragwerk

Nach der recht kurzen, weitgefächerten Ausbildung würde man von einem Bachelor kaum erwarten, ein Experte für hyperbolische Paraboloidtragwerke zu sein. Umso erstaunlicher, dass sich Moritz Aeschlimann in genau diese Theorie der Tragschalen, die im Studium nur am Rand behandelt wird, vertieft. Seine über­sichtliche, gut nachvollziehbare Aufarbeitung der Grundlagen und illustrativen Darstellungen, auch als Handskizzen angefertigt, geben Einblick in die komplexen Geometrien und die Tragwerkstheorie dieser auch als Hypar bezeichneten Gebilde. Über die Theorie hinaus geht er in einem weiteren Teil seiner Arbeit. Er bemisst ein Hyparelement, das als provisorische Überdachung während einer Umbaumassnahme an der HSLU von Studierenden entworfen wurde. Seine Konstruktion wird in Holzbauweise umgesetzt, aufgebaut aus Laubholz und Furniersperrholzplatten. Moritz Aeschlimann arbeitet die Details, etwa die erforderlichen Nagelverbindungen, sorgfältig aus, führt die nötigen Nachweise und trägt mit seiner Arbeit dazu bei, dass dieses effiziente Tragsystem auch für den Holzbau interessant wird. Bisher wurden hyperbolische Paraboloidtragwerke meist in Betonbauweise umgesetzt..

 

Martina Rohrer

Tragverhalten mikrobewehrter UHB-Bauteile

Autorin Martina Rohrer
Betreuer
Prof. Dr. Albin Kenel
Experte Dr. Stefan Lips
Disziplin Konstruktion und Tragwerk

Gleich zwei auch für die Praxis interessante Themenschwerpunkte deckt Martina Rohrer mit ihrer Arbeit ab. Zum einen untersucht sie eine recht neue, in Versuchen noch kaum ­berücksichtigte Materialkombination aus ­ultrahochfestem Beton mit eingelegter Mikrobewehrung, zum anderen begutachtet sie die Tragwirkung von asymmetrischen, L-förmigen Plattenbalken, vor allem in Bezug auf die ­Aktivierung der mitwirkenden Plattenbreite. Da dieser Verbundstoff nicht zum Studieninhalt gehört, arbeitet sich Martina Rohrer mittels vorhandener Literatur in das komplexe Thema ein, was sie in ihre Arbeit auf nachvollziehbare Weise einbringt. Die wissenschaftliche Vor­gehensweise im Labor ist anspruchsvoll. Allein das Herstellen der 4 m langen Prüfkörper mit Querschnittsabmessungen von 80 × 50 cm und die dichte Bewehrungsführung – die Durchmesser der Stäbe betragen nur 5 und 6 mm – macht die Versuche aufwendig. Anhand von Rissbildern und erstellten Last-Verformungskurven kann Martina Rohrer das Tragverhalten des Plattenbalkens nachvollziehen und kommt dabei auf interessante Schlussfolgerungen: Das Verbundverhalten von ultrahochfestem, ­mikrobewehrtem Beton lässt sich mit den ­bisher bekannten Ansätzen nicht korrekt abbilden. Die Arbeit stellt somit einen Grundstein für folgende Forschungsvorhaben dar.

 

HEIA-FR - HAUTE ÉCOLE D’INGÉNIERIE ET D’ARCHITECTURE DE FRIBOURG

Adrien Blatter

Pont sur le canal de la Broye

Auteur Adrien Blatter
Professeur Patrick Buchs
Experts Thierry Delémont ; Didier Mühlhauser
Discipline Construction mixte acier-béton

En étudiant l’état d’un ouvrage au lieu d’un bâtiment existant, puis en abordant sa transfor­mation, Adrien Blatter s’impose une importante charge de travail. Dans le cadre des normes ­actuelles, la révision structurelle d’un pont en béton à trois travées construit en 1967 est nécessaire pour confirmer l’extension de sa durée de vie. Par ailleurs, l’ouvrage doit être adapté aux nouvelles exigences d’utilisation avec l’aménagement d’une piste ­cyclable des deux côtés. Après une inspection, Adrien Blatter établit un rapport des dommages observés. Il révèle les insuffisances géométriques, structurelles et statiques de l’ouvrage sur la base de la réglementation en vigueur, avec des conséquences sur l’aptitude au service et la ­sécurité sismique. Adrien Blatter applique ses calculs manuels et informatiques soigneusement exécutés à la fois à l’état actuel et à la transformation pro­jetée. Il conçoit plusieurs variantes d’intégration des voies de circulation destinées au trafic non motorisé, associées aux mesures de renforcement nécessaires pour le pont. Après avoir choisi une proposition ­utilisant du béton à ultra-haute résistance, il ­envisage deux approches pour ­faciliter sa mise en œuvre.

 

Jocelyn Minini

Adaptation du logiciel TwoPhase

Auteur Jocelyn Minini
Professeur
Prof. Dr Stéphane Commend
Experts Didier Mühlhauser ; Thomas P. Lang
Discipline Géotechnique et dangers naturels

Les études en génie civil permettent aux ­diplômés d’être employés dans des domaines très divers. On peut le constater dans le travail scientifique de Jocelyn Minini, qui demande également de fortes compétences mathématiques. Il documente très bien sa programmation d’une routine en C++ pour le logiciel de la méthode des éléments finis TwoPhase qui, au moyen de cette adaptation, devrait être capable de calculer non seulement l’écoulement d’un fluide newtonien (proportionnel à la contrainte de cisaillement), mais aussi celui d’un fluide de Bingham (uniquement à partir d’une certaine contrainte de cisaillement). L’objectif est de mieux cartographier le comportement des avalanches. Jocelyn Minini présente d’abord le thème de la dynamique des avalanches et les fondements mathématiques de la mécanique des fluides. Grâce au code qu’il a élaboré, il ­obtient des profils de vitesse avec l’hypothèse d’un fluide de Bingham, qu’il compare à ceux d’un fluide newtonien. Il intègre également les mesures existantes d’un déclenchement d’avalanche défini sur le site d’essai de la vallée de la Sionne (VS). Il soumet les paramètres utilisés dans le programme à une analyse de sensibilité et applique le logiciel modifié à une avalanche réelle près du bivouac de Mittelaletsch.

 

HEIG-VD - HAUTE ÉCOLE D'INGÉNIERIE ET DE GESTION DU CANTON DE VAUD

Célia Riesen

Un réseau urbain de transport public

Auteur Célia Riesen
Professeur Yves Delacrétaz
Expert Christian Jaeger
Discipline Géomatique, Construction et infrastructures

La population d’Estavayer-le-lac pourrait passer de 6200 à plus de 10 000 habitants dans la décennie prochaine, raison suffisante pour repenser le concept de transport public. Célia Riesen assume cette mission exigeante à titre fiduciaire. La topographie et la démographie de la ville ne lui facilitent pas la tâche. L’emplacement sur une pente et les rues étroites rendent parfois difficile, voire impossible, le déplacement des bus. La gare ne dispose pas d’un passage souterrain pour véhicules, ce qui entraîne des files d’attente à l’arrivée des trains. Au-delà d’une exploitation urbaine courante, il convient de prêter attention aux besoins de mobilité des navetteurs, des étudiants et des touristes. Et les nouvelles lignes doivent bien sûr être ­intégrées de manière optimale au réseau actuel. ­Célia Riesen s’investit beaucoup dans son travail afin de répondre à toutes ces exigences avec sa solution, qui consiste à mettre en place deux lignes de bus supplémentaires. Par une analyse de l’existant, elle identifie les points faibles de l’offre, puis propose des concepts et variantes qui promettent une amélioration. Il lui a fallu récolter elle-même les données nécessaires à sa conception : observations sur le terrain, dis­cussions avec des experts et chiffres de l’Office ­fédéral de la statistique et de la municipalité viennent alimenter son projet, qui peut être ­décrit comme un service à la société.

 

Marc-Antoine Zermatten

Ouvrages de franchissement et de protection anti-flottants

Auteur Marc-Antoine Zermatten
Professeur
David Consuegra
Expert Christian Gerber
Discipline Géomatique, Géomatique et gestion du territoire

Les ruisseaux et les rivières de Suisse doivent être restaurés dans un état aussi naturel que possible. Cependant, les mesures de revitalisation peuvent entraîner un apport accru de débris dans le cours d’eau, et d’éventuels embâcles au niveau des ponceaux, par exemple sous une route. Marc-Antoine Zermatten réalise des essais physiques sur maquettes en laboratoire afin de déterminer comment construire un ­dispositif optimisé de rétention de bois flottés et autres débris en amont d’un ponceau et quels sont les paramètres à prendre en compte. Il examine dans une veine hydraulique des maquettes de ponceaux typiques soumises à un écoulement transportant du bois flotté. Une première série d’essais sans ouvrages de protection sert de référence pour les expériences ­suivantes mettant en œuvre une grille de retenue. En faisant varier la hauteur et l’emplacement de celle-ci en amont du ponceau, ainsi que de nombreux autres paramètres, Marc-Antoine Zermatten explore son efficacité de rétention du bois. Et comme il est d’usage dans la recherche, une étude de la littérature, une évaluation critique des résultats expérimentaux et une mise en perspective complètent ce travail habilement mené.

 

HEPIA - HAUTE ÉCOLE DU PAYSAGE, D'INGÉNIERIE ET D'ARCHITECTURE DE GENÈVE

Romain Bevillard

Passerelle MD entre Surville et Tivoli

Auteur Romain Bevillard
Professeurs Dr Yuri Ieronimo, Ing. civil dipl. EPF Milan ; Dr Luis Costa-Borges, Ing. civil dipl. UC-BR-EPF/SIA
Experts Thierry Delémont, Ing. civil dipl. EPF/SIA ; Ivan Hess, Ing. civil dipl. EPF ; Nadir Moussaoui, Ing. civil dipl. EPF-EWE; Didier Prod’Hom, architecte dipl. HES; Nicolas Senggen, Ing. civil dipl. HES; Rafael Villar, Ing. civil dipl. HES
Discipline Construction métallique

Le terrain en pente et vallonné, la grande portée nécessaire et l’esthétique ne sont que trois des exigences auxquelles Romain Bevillard a dû faire face lors de la planification de sa passerelle pour piétons et cyclistes. Il examine plusieurs options de conception et de tracés avant de se décider pour un pont bow-string qui doit franchir 75 m au-dessus d’une route très fréquentée à Genève. Son concept intéressant prévoit des arcs penchés par rapport à la verticale avec des sections en caissons. Il incline également dans ce plan porteur les ailes médianes des poutres qui jouent le rôle de tirant au niveau de la chaussée. Cela offre des avantages statiques, mais apporte des difficultés supplémentaires de mise en œuvre. Romain Bevillard ­vérifie utilement la plausibilité de ses calculs informatiques, dans lesquels il examine également le comportement vibratoire de la passerelle, avec des estimations manuelles et, outre la conception des détails de connexion, il ­élabore aussi une procédure de construction possible. Le résultat est un ouvrage d’esthétique agréable qui présente simultanément une structure pertinente.

 

Alexandra Duboux

Nouveau hub de mobilité

Auteur Alexandra Duboux
Professeurs
Franco Tufo, Ing. civil dipl. EPF ; Pierre Favre, Ing. civil dipl. EPF
Experts Eric Brandli, Ing. civil dipl. EPF ; Jacques ­Dessarzin, Ing. civil dipl. EPF ; Maud Dreyfuss, ­Architecte dplg ; ­Christian Koerber, Ing. civil dipl. HES ; Dr Micael Tille,
Ing. civil dipl. EPF
Discipline Transport et mobilité

Afin de permettre au trafic non motorisé de franchir une jonction autoroutière de l’A1, sur une distance considérable de 145 m, Julien Schira conçoit une passerelle d’une géométrie exigeante. Après avoir étudié plusieurs variantes, il choisit comme système porteur une poutre précontrainte continue, avec des portées de 26 m, 58 m et 26 m délimitées par deux piliers intermédiaires reliés de manière monolithique. L’ambition créatrice, qui conduit à un ouvrage séduisant, est bien visible et se ­traduit notamment au niveau de la charpente acier soutenant la portée centrale. Julien Schira calcule les forces internes et les déformations du pont à l’aide d’un logiciel d’analyse par ­éléments finis, mais ne néglige aucunement de contrôler la plausibilité des résultats. De beaux calculs manuels font tout autant partie de ce bon travail d’ingénierie que des vérifications très détaillées de la conception structurelle. La dalle de la chaussée est constituée de béton fibré à ultra-haute résistance. Cela permet de gagner du poids et les éléments peuvent être ­facilement préfabriqués. Et l’enchainement du chantier est également bien pensé : le zonage nécessaire aux différents processus de construction est parfaitement défini.

 

SUPSI - SCUOLA UNIVERSITARIA PROFESSIONALE DELLA SVIZZERA ITALIANA

Nathalia Maggetti

Piano generale di smaltimento acque

Autore Nathalia Maggetti
Docente Michel Tricarico, Ing. civ. dipl. SUP
Esperto Tullio Martinenghi, Ing. civ. dipl. EPF
Disciplina Genio civile – Smaltimento delle acque

I 4,5 km di sistema fognario della frazione ­Camignolo del Comune di Monteceneri hanno un’età compresa tra i 30 e i 50 anni. Il consoli­damento e l’ammodernamento del sistema complessivo, nell’ottica del rispetto delle disposizioni della legge sulla protezione delle acque, sono oggetto del lavoro molto corposo elaborato da Nathalia Maggetti, che non si limita a utilizzare i dati disponibili riguardo la pianificazione dello smaltimento delle acque, ma effettua ­anche un approfondito studio in loco della ­situazione. Attraverso sopralluoghi e calcoli fa luce sugli aspetti nevralgici del sistema. Con una stima del volume delle precipitazioni su base statistica, nonché delle diverse prestazioni di percolazione delle varie zone, è in grado di determinare la sollecitazione della canalizzazione a opera dell’acqua piovana. L’impatto ­delle acque di scarico è determinato a sua volta mediante una stima statistica. Dopo uno studio delle varianti, Maggetti sviluppa l’intero piano di smaltimento delle acque di scarico ed esegue un calcolo idraulico della rete di condutture prendendo in considerazione la situazione attuale e quella di una futura edificazione. In ­questo modo, è in grado di individuare i punti deboli del sistema. Il piano di intervento da lei proposto e il suo calcolo dei costi secondo il CPN completano questo lavoro strutturato in maniera chiara.

 

Samuel Soares Duarte

Passerella pedonale in legno a Laufen

Autore Samuel Soares Duarte
Docente Andrea Bernasconi, Dott. Ing. civ. dipl. ETH
Esperto Tullio Martinenghi, Ing. civ. dipl. EPF
Disciplina Edilizia – Strutture in legno

È necessario progettare una nuova costruzione in sostituzione di un ponte pedonale sulla Birse a Laufen, che copra l’intero fiume senza appoggio intermedio. Samuel Soares Duarte ­affronta questo compito seguendo un modello classico, ma la soluzione da lui proposta pre­senta ad ogni modo alcune raffinatezze. Dopo una ricerca sui ponti realizzati in maniera ­simile, de­cide di portare avanti una struttura ad arco a tre cerniere in legno. I due archi non sono trac­ciati in maniera lineare, perpen­dicolarmente ­al fiume, ma incurvati anche in direzione orizzontale e disposti in maniera obliqua in modo da incontrarsi al centro, in corrispon­denza della cerniera in chiave. Da ciò deriva una ­geometria altamente complessa. ­Collocando all’esterno i tiranti di sostegno della carreggiata, è in grado di rispettare il limite ­richiesto per la sagoma del ponte. Duarte sviluppa il chiaro impianto statico con coerenza. Il predimensionamento manuale, eseguito in maniera pulita e razionale, è la base per l’ulteriore dimensionamento dell’opera. L’ampia documentazione è corredata da progetti chiari e dagli sviluppi costruttuvi dei dettagli, e comprende anche considerazioni sullo svolgimento dei lavori e l’allestimento del cantiere.

 

ZHAW - ZÜRCHER HOCHSCHULE FÜR ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN

Martin Hersperger

Aufstockung eines Ausbildungszentrums

Autor Martin Hersperger
Betreuer Simon Braun
Expertin Dr. Melanie Truniger
Disziplin Massivbau

Ein zweistöckiges Ausbildungszentrum aus Stahlbeton soll nach oben um weitere zwei ­Etagen erweitert werden. Dieser klassischen ­Ingenieuraufgabe widmet sich Martin Hersperger in seiner soliden Arbeit. Er überprüft unterschiedliche Bestandsstützen mit Handrechnungen und schätzt deren Auslastung von etwa 50 % ab. Dadurch kann bei Umsetzung der Aufstockung eine teure Ertüchtigung eingespart ­werden, wenn man die Auflast durch geeignete Massnahmen im Rahmen hält. Martin Hersperger sieht sich vier Varianten für die neuen Decken an: eine klassische Stahlbetondecke, eine ­ebensolche mit eingelegten Hohlkörpern an schwach beanspruchten Stellen, eine Stahlträger-Verbunddecke sowie eine Stahlbeton-Elementdecke. Er entscheidet sich für das System mit den Hohlkörpern, wodurch er etwa 30 % ­Gewichtsersparnis erhält. Das System bedingt aber einiger Aufmerksamkeit bei der Umsetzung. Die Hohlkörper müssen beim Betonieren gegen Auftrieb gesichert werden. Martin Hersperger zeigt den Bauablauf gut nachvollziehbar auf. Er lässt die Herstellerempfehlungen einfliessen, berechnet die nötigen Abstützungen mit Bauspriessen und erstellt einen Grobterminplan. Und selbstverständlich fehlt auch der ­horizontale Lastabtrag in seiner eigenständigen Arbeit nicht. Diesen löst er über eine Verstärkung des Treppenhauses.

 

Nikolaos Lidakis

Ballfangkonstruktion einer Baseballanlage

Autor Nikolaos Lidakis
Betreuer Bastian Leu
Experte Dr. Martin Schollmayer
Disziplin Stahlbau

Bereits bis zu 12 m hoch ist die bestehende Ballfangkonstruktion um ein Baseballfeld, aber ­immer noch nicht ausreichend. Eine neue muss deshalb 26 m Höhe erreichen und dabei noch möglichst wenig Unterhalt verursachen. Was vordergründig wie ein einfaches Unterfangen aussieht, entpuppt sich als durchaus ungewöhnliche Aufgabe. Normen sucht man für eine ­derartige Konstruktion vergeblich. Nikolaos ­Lidakis begegnet dieser Lücke mit einer ausführlichen Literaturrecherche. Thema ist hier vor allem die Windlast auf einem Netz. Und allein die Auswahl des geeigneten Netzes ist eine grös­sere Angelegenheit. Aus acht verschiedenen Ausführungen wählt Nikolaos Lidakis zwei gute Möglichkeiten aus – eine für eine Sommerausführung, eine für den Winter. Er begnügt sich nämlich nicht nur damit, eine Ballfangkonstruktion zu entwerfen, sondern schlägt gleich zwei vor – für die kalte und die warme Jahreszeit. Den beiden Entwürfen liegen gänzlich andere Träger­varianten zugrunde. Stabilisieren im Sommer vier Seilabspannungen die einzelnen Stützen und ist das Netz abnehmbar, besteht seine Wintervariante aus einer Fachwerkkonstruktion, auf der das stählerne Netz permanent montiert bleibt. Für letztere Konstruktion berücksichtigt er auch noch den Worst Case, bei dem das Netz vollkommen mit Eis beaufschlagt ist.