TY - BOOK

T1 - Langzeitstabilität von Ausbaumaterialien im Fels-Hohlraumbau

AU - Lorenz, Stefan

N1 - nicht gesperrt

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - In der heutigen Praxis üblichen Bemessungen von Tunnelschalen wird in vielen Ländern überwiegend davon ausgegangen, dass die Stützmittel der Außenschale ihre Tragfähigkeit verlieren und die volle Last aus dem Gebirge von der Innenschale aufgenommen werden muss. Beobachtungen und Messungen an Tunnelinnenschalen widerlegen diese Theorie und zeigen, dass diese weitgehend spannungsfrei sind und daher die getroffenen Bemessungsansätze die Realität unzureichend abbilden. Das Thema der vorliegenden Arbeit setzt genau an diesem Punkt an und zieht durch Untersuchung von Ausbaumaterialien im Fels-Hohlraumbau Rückschlüsse auf deren Langzeitstabilität. Das Ziel ist es zuerst durch Versuche eine breite Datenbasis an praxisnahen Lebensdauern von Materialien und Bauteilen zu schaffen und diese im zweiten Schritt als Grundlage für Dauerhaftigkeitsbetrachtungen von Ausbaumitteln zu verwenden. Hierzu wurden Laborversuche an Stützmitteln durchgeführt, welche in bestehenden Tunnelbauwerken ca. 20-40 Jahre im Einsatz waren. Dazu wurden die Ausbaumaterialien auf Alterung untersucht und mit den aktuell gültigen Richtlinien und mit neuen Materialen verglichen. Für die Beurteilung der Lastabtragung im Tunnel wurden in-situ Spannungsmessungen an Tunnelschalen durchgeführt und die wirkenden Kräfte und die Lastübertragung zwischen Tunnelschalen ermittelt. Dabei wurden Experimente mit Kunststoffdichtungsbahnen im Verbund mit Spritzbeton- und Innenschale durchgeführt und Kennwerte für die Kontaktfläche bestimmt. Danach wurden numerische Simulationen durchgeführt, um die in-situ Messungen zu bestätigen und die Tragfähigkeit der Spritzbetonschale zu beurteilen. Dabei wurden die Tunnelschalen in einem Gesamtmodell unter Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse modelliert und berechnet. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die Dauerhaftigkeit der Ausbaumaterialien in den untersuchten Tunneln gewährleistet ist und von keiner Reduzierung der Stabilität ausgegangen werden muss. Mit diesen Resultaten können wichtige Schlussfolgerungen aus den Untersuchungen gezogen werden. Der in den Bemessungen getroffene Ansatz des Verrottens der Außenschale mit einhergehendem Verlust der Tragfähigkeit kann für die untersuchten Tunnelprojekte weitgehend widerlegt werden. Daher legt diese Arbeit den Grundstein für weiterführende Untersuchungen im Bereich von Tunnelausbaukonzepten.

AB - In der heutigen Praxis üblichen Bemessungen von Tunnelschalen wird in vielen Ländern überwiegend davon ausgegangen, dass die Stützmittel der Außenschale ihre Tragfähigkeit verlieren und die volle Last aus dem Gebirge von der Innenschale aufgenommen werden muss. Beobachtungen und Messungen an Tunnelinnenschalen widerlegen diese Theorie und zeigen, dass diese weitgehend spannungsfrei sind und daher die getroffenen Bemessungsansätze die Realität unzureichend abbilden. Das Thema der vorliegenden Arbeit setzt genau an diesem Punkt an und zieht durch Untersuchung von Ausbaumaterialien im Fels-Hohlraumbau Rückschlüsse auf deren Langzeitstabilität. Das Ziel ist es zuerst durch Versuche eine breite Datenbasis an praxisnahen Lebensdauern von Materialien und Bauteilen zu schaffen und diese im zweiten Schritt als Grundlage für Dauerhaftigkeitsbetrachtungen von Ausbaumitteln zu verwenden. Hierzu wurden Laborversuche an Stützmitteln durchgeführt, welche in bestehenden Tunnelbauwerken ca. 20-40 Jahre im Einsatz waren. Dazu wurden die Ausbaumaterialien auf Alterung untersucht und mit den aktuell gültigen Richtlinien und mit neuen Materialen verglichen. Für die Beurteilung der Lastabtragung im Tunnel wurden in-situ Spannungsmessungen an Tunnelschalen durchgeführt und die wirkenden Kräfte und die Lastübertragung zwischen Tunnelschalen ermittelt. Dabei wurden Experimente mit Kunststoffdichtungsbahnen im Verbund mit Spritzbeton- und Innenschale durchgeführt und Kennwerte für die Kontaktfläche bestimmt. Danach wurden numerische Simulationen durchgeführt, um die in-situ Messungen zu bestätigen und die Tragfähigkeit der Spritzbetonschale zu beurteilen. Dabei wurden die Tunnelschalen in einem Gesamtmodell unter Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse modelliert und berechnet. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die Dauerhaftigkeit der Ausbaumaterialien in den untersuchten Tunneln gewährleistet ist und von keiner Reduzierung der Stabilität ausgegangen werden muss. Mit diesen Resultaten können wichtige Schlussfolgerungen aus den Untersuchungen gezogen werden. Der in den Bemessungen getroffene Ansatz des Verrottens der Außenschale mit einhergehendem Verlust der Tragfähigkeit kann für die untersuchten Tunnelprojekte weitgehend widerlegt werden. Daher legt diese Arbeit den Grundstein für weiterführende Untersuchungen im Bereich von Tunnelausbaukonzepten.

KW - tunnel

KW - long-term

KW - support

KW - durability

KW - Tunnel

KW - Ausbau

KW - Langzeit

KW - Dauerhaftigkeit

M3 - Dissertation

ER -