TY - THES

T1 - Messung der Strömungsgeschwindigkeiten in Querschnitten von zwei Tunnelbauwerken

AU - De Monte, Philip

N1 - gesperrt bis null

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über die derzeit verwendeten Belüftungssysteme in Tunnelbauwerken im Bau- und Betriebszustand, die strömungsmechanischen Grundlagen zur Auslegung von Belüftungsanlagen und die Möglichkeiten zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten, um die Steuerung und Funktionsfähigkeit der Belüftungsanlagen zu gewährleisten. Im Bauzustand ist die wichtigste Aufgabe der Belüftung, die im Tunnel arbeitenden Personen und die Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge und Maschinen mit Frischluft zu versorgen und die durch die Vortriebsarbeiten und den Betrieb der Fahrzeuge entstehende Abluft aus dem Tunnel zu fördern. Im Betriebszustand ist besonders bei Straßenverkehrstunneln aufgrund der verbrennungsbedingten Emissionen ein stetiger Luftaustausch und gute Sichtbedingungen zu gewährleisten. Dafür kommen im Bau- und Betriebszustand je nach Länge, Verkehrsaufkommen und Komplexität der Tunnelbauwerke unterschiedliche Belüftungssysteme zum Einsatz, welche im ersten Abschnitt der Arbeit im Detail beschrieben werden. Die Auslegung und Dimensionierung von Tunnelbelüftungssystemen basiert auf strömungsmechanischen Grundgleichungen wie der Kontinuitätsgleichung, der Impulsgleichung, der Energiegleichung und der Bernoulli-Gleichung. Diese dienen zur mathematischen Beschreibung der Luftströmungen in Tunneln und der auftretenden Strömungsverluste. Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten in Tunneln kommen im Bau- und Betriebszustand unterschiedliche Messgeräte und Messverfahren zum Einsatz. Im Bauzustand werden die Strömungsgeschwindigkeiten der Luft zur Feststellung von Leckagen wie Beschädigungen an Lutten, und zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Belüftungssystems gemessen. Im Betriebszustand wird durch den permanenten Abgleich zwischen IST-Geschwindigkeiten und vorgegebenen SOLL-Geschwindigkeiten das Belüftungssystem automatisch geregelt. Im Zuge des praktischen Teils der Arbeit wurden Messungen der Strömungsgeschwindigkeiten am Zentrum am Berg und am Baulos Gloggnitz des Semmering-Basistunnels durchgeführt. Am Zentrum am Berg sind in allen Tunnelröhren Strahlventilatoren und in einem Lüftergebäude im Portalbereich des Straßentunnels zwei Axialventilatoren zur Absaugung der Luft über einen Abluftkanal installiert. Die Messergebnisse zeigen, dass mit den beiden Axialventilatoren die größte Strömungsgeschwindigkeit im Verkehrsraum erzeugbar ist. Die Baulüftung am Baulos Gloggnitz ist als Umluftbewetterung ausgeführt, bei der über eine Tunnelröhre Frischluft zugeführt und über die andere Tunnelröhre die Abluft abgeführt wird. Die Messergebnisse zeigten einige Leckagen durch beschädigte Lutten und geöffnete Wetterwände, die daraufhin behoben wurden. Zusätzlich dazu wurde die erforderliche Leistung der Ventilatoren angepasst, um dauerhaft eine ausreichende Frischluftversorgung der Arbeitsbereiche zu gewährleisten.

AB - Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über die derzeit verwendeten Belüftungssysteme in Tunnelbauwerken im Bau- und Betriebszustand, die strömungsmechanischen Grundlagen zur Auslegung von Belüftungsanlagen und die Möglichkeiten zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten, um die Steuerung und Funktionsfähigkeit der Belüftungsanlagen zu gewährleisten. Im Bauzustand ist die wichtigste Aufgabe der Belüftung, die im Tunnel arbeitenden Personen und die Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge und Maschinen mit Frischluft zu versorgen und die durch die Vortriebsarbeiten und den Betrieb der Fahrzeuge entstehende Abluft aus dem Tunnel zu fördern. Im Betriebszustand ist besonders bei Straßenverkehrstunneln aufgrund der verbrennungsbedingten Emissionen ein stetiger Luftaustausch und gute Sichtbedingungen zu gewährleisten. Dafür kommen im Bau- und Betriebszustand je nach Länge, Verkehrsaufkommen und Komplexität der Tunnelbauwerke unterschiedliche Belüftungssysteme zum Einsatz, welche im ersten Abschnitt der Arbeit im Detail beschrieben werden. Die Auslegung und Dimensionierung von Tunnelbelüftungssystemen basiert auf strömungsmechanischen Grundgleichungen wie der Kontinuitätsgleichung, der Impulsgleichung, der Energiegleichung und der Bernoulli-Gleichung. Diese dienen zur mathematischen Beschreibung der Luftströmungen in Tunneln und der auftretenden Strömungsverluste. Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten in Tunneln kommen im Bau- und Betriebszustand unterschiedliche Messgeräte und Messverfahren zum Einsatz. Im Bauzustand werden die Strömungsgeschwindigkeiten der Luft zur Feststellung von Leckagen wie Beschädigungen an Lutten, und zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Belüftungssystems gemessen. Im Betriebszustand wird durch den permanenten Abgleich zwischen IST-Geschwindigkeiten und vorgegebenen SOLL-Geschwindigkeiten das Belüftungssystem automatisch geregelt. Im Zuge des praktischen Teils der Arbeit wurden Messungen der Strömungsgeschwindigkeiten am Zentrum am Berg und am Baulos Gloggnitz des Semmering-Basistunnels durchgeführt. Am Zentrum am Berg sind in allen Tunnelröhren Strahlventilatoren und in einem Lüftergebäude im Portalbereich des Straßentunnels zwei Axialventilatoren zur Absaugung der Luft über einen Abluftkanal installiert. Die Messergebnisse zeigen, dass mit den beiden Axialventilatoren die größte Strömungsgeschwindigkeit im Verkehrsraum erzeugbar ist. Die Baulüftung am Baulos Gloggnitz ist als Umluftbewetterung ausgeführt, bei der über eine Tunnelröhre Frischluft zugeführt und über die andere Tunnelröhre die Abluft abgeführt wird. Die Messergebnisse zeigten einige Leckagen durch beschädigte Lutten und geöffnete Wetterwände, die daraufhin behoben wurden. Zusätzlich dazu wurde die erforderliche Leistung der Ventilatoren angepasst, um dauerhaft eine ausreichende Frischluftversorgung der Arbeitsbereiche zu gewährleisten.

KW - tunnelventilation

KW - measurement

KW - flow velocity

KW - ventilation systems

KW - Strömungsgeschwindigkeit

KW - Messung

KW - Belüftungssysteme

KW - Bewetterung

KW - Tunnelbelüftung

M3 - Masterarbeit

ER -