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Meyer, Lars Neuer Gelsenkirchener Barock Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 301-302 Editorial

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Röhm, Constanze; Novák, Balthasar; Karusala, Ramanjaneyulu; Sasmal, Saptarshi Zum Tragverhalten von Rahmenknoten mit Stahlfaserbeton unter seismischer Belastung Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 303-314 Fachthemen

Kurzfassung

Im Rahmen eines indisch-deutschen Kooperationsprojekts wurde das Tragverhalten von außen liegenden Rahmenknoten aus Stahlfaserbeton (SFB) unter zyklischer Belastung untersucht. Das Potenzial von SFB sollte zum einen genutzt werden, um zu hohe Bewehrungsgrade im Knoten zu verhindern und damit die Ausführung zu vereinfachen. Zum andern sollte die Umschnürungswirkung der Fasern für die Tragfähigkeit, Energiedissipation und Knotenintegrität herangezogen werden und eine alternative Bewehrungsführung zur Verschiebung des plastischen Gelenks in den Balken entwickelt werden.
Nach einer allgemeinen Einführung zum Knotentragverhalten und den Vorteilen der Verwendung von SFB werden einige der experimentellen Untersuchungen vorgestellt. Dabei wurde zunächst die Knotentragfähigkeit mit SFB untersucht, um darauf aufbauend den Knoten so auszulegen, dass ein Biegeversagen im Balken in einem bestimmten Abstand zum Stützenanschnitt erzielt wird. Die Versuchsergebnisse zeigen die günstige Auswirkung der Stahlfasern auf die Energiedissipation und die Knotenintegrität. Nachrechnungen der Versuche anhand numerischer Untersuchungen sowie einem Stabwerkmodell unter Ansatz der Restzugfestigkeit des Stahlfaserbetons zeigen eine gute Übereinstimmung im Hinblick auf Traglasten und Versagensmechanismen. Der Beitrag endet mit Empfehlungen zur Auslegung eines Rahmenknotens zur Verschiebung des plastischen Gelenks in den Balken.

Behaviour of FRC beam column joints under seismic loading
The present paper discusses the behaviour of fibre reinforced concrete (FRC) beam column joints under cyclic loading carried out as an Indian-German collaborative research project. To avoid reinforcement congestion in the joint region without compromising performance, FRC is found to be extremely potential. Addition of steel fibres would lead to improved strength, energy dissipation capacity and integrity inside the joint. Moreover an alternate reinforcement detailing has been developed to move the plastic hinge in the beam region. First, the positive effects of using FRC are discussed followed by the experimental studies. Strength of beam column joints using FRC was experimentally evaluated to ensure that they are strong enough to produce a failure in the beam at a predetermined distance away from the column face. The test results showed the beneficial effect of FRC on energy dissipation and joint integrity. Further, the results obtained from both numerical and analytical studies in terms of strength and failure mechanism are in good aggreement with those obtained from the experimental studies. The paper concludes with recommendations to design the beam column joint and to shift the plastic hinge in the beam region.

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Reißen, Karin; Hegger, Josef Experimentelle Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten von auskragenden Fahrbahnplatten unter Radlasten Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 315-324 Fachthemen

Kurzfassung

Für Brückenbauwerke im Bestand mit Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung lässt sich nach derzeit gültigen technischen Regeln oft keine ausreichende Querkrafttragfähigkeit nachweisen. Der aktuelle Ansatz zur Berechnung der Querkrafttragfähigkeit ohne Querkraftbewehrung wurde allerdings hauptsächlich aus Querkraftversuchen an einfeldrigen, gelenkig gelagerten Balken abgeleitet. Da bisher nur wenige Versuche zur Querkrafttragfähigkeit von Kragplatten unter konzentrierten Lasten vorliegen, wurde im Rahmen eines von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) geförderten Forschungsvorhabens deren Querkrafttragverhalten genauer analysiert. Neben der mitwirkenden Breite für Querkraft standen das Momenten-Querkraft-Verhältnis und der Einfluss einer geneigten Biegedruckzone im Vordergrund der experimentellen Untersuchungen.

Experimental investigations on the shear-bearing behaviour of bridge deck cantilever slabs under wheel loads
The calculated shear capacity according to current design rules of a large number of existing concrete bridge deck slabs without shear reinforcement is not sufficient. However, the present design rules for the shear capacity of members without shear reinforcement were principally developed based on shear tests on simply supported single span beams. Since until now, only few tests on the shear capacity of cantilever slabs under concentrated loads have been conducted, the shear-bearing behaviour of cantilever slabs has been analysed within a research programme funded by the Federal Highway Research Institute of Germany (BASt). Besides the effective width for shear, the moment-shear relation and the influence of an inclined compression zone were experimentally investigated.

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Michler, Harald Segmentbrücke aus textilbewehrtem Beton - Rottachsteg Kempten im Allgäu Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 325-334 Fachthemen

Kurzfassung

Aufgrund seiner sehr guten mechanischen Eigenschaften ist Textilbeton hervorragend geeignet, Leichtbau mit Beton zu betreiben. Damit ergibt sich die Möglichkeit, Betonbrücken von bisher nicht für möglich gehaltener Größe vorzufertigen und quasi fix und fertig an den Bestimmungsort zu transportieren. Damit ergeben sich kürzere Bauzeiten bzw. Verkehrssperrungen und auch wirtschaftliche und qualitative Vorteile lassen sich durch die Fertigung im Werk erzielen.
Mit der in Oschatz/Sachsen hergestellten und im Herbst 2007 im Allgäu montierten Geh- und Radwegbrücke über die Rottach in Kempten im Allgäu wird dies in der Praxis bewiesen und gezeigt, dass sich Bauteile aus textilbewehrtem Beton auch wirtschaftlich am Markt durchsetzen können. Die Brücke wurde im Herbst 2007 in Betrieb genommen und hat sich nun schon im sechsten Winter bewährt. Dies wird zum Anlass genommen, um in diesem Beitrag über die Konzeption, die Berechnung und die Herstellung der Textilbetonbrücke Kempten zu berichten. Dieser Bericht basiert auf dem Aufsatz “Innovativ! Leicht! Formbar! Bewährt! - Textilbetonbrücke Rottachsteg Kempten im Allgäu”, der im Tagungsband zum 23. Dresdner Brückenbausymposium 2013 abgedruckt ist, und übernimmt Teile aus diesem.

Segment bridge of textile reinforced concrete - Rottachsteg Kempten in the Allgäu
On account of its very good mechanical properties textile reinforced concrete (TRC) is a material to be best to do lightweight concrete constructions. With this material it is possible to realize prefabricated concrete bridges with a size that was not possible yet due to limits in transport. Shorter construction or traffic blockages times are also a positive effect and with this economic and qualitative advantages are achievable due to prefabrication.
A praxis test was done with a bridge prefabricated in Oschatz/ Saxony and transported to Kempten/Allgäu for mounting. The Rottach-Bridge does prove and demonstrate that textile reinforced concrete constructions can also assert themselves economically in the market. The bridge was put into operation in autumn 2007 and now has proved itself already in sixth winter. This is taken as an occasion to report in this paper on the design, calculation and preparation of textile concrete bridge Kempten. This report is based on and takes over parts from this.

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Geschäftshaus-Neubau in Essen: Maßarbeit im Baubestand Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 334 Aktuell

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Schweighofer, Anton; Kollegger, Johann Reibungsfreie Gleitlagerung für vorgespannte Bodenplatten Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 335-345 Fachthemen

Kurzfassung

Am Institut für Tragkonstruktionen - Betonbau der Technischen Universität Wien wurde eine neue Gleitlagerung entwickelt, die eine reibungslose Lagerung von vorgespannten Bodenplatten während des Herstellungsprozesses sicherstellt. Die Umsetzbarkeit dieser neuen Methode wurde in Großversuchen an 60 m langen, 1 m breiten und 30 cm dicken Betonplattenstreifen getestet. Die neue Gleitlagerung besteht aus zwei Lagen luftdichter Folien mit dazwischen liegendem Vlies. Die Folien werden an ihren Rändern durch Kleben oder Schweißen miteinander verbunden. Nach dem Herstellen der Bodenplatte wird im Zwischenraum der beiden Folien Überdruck erzeugt. Dieser Zwischenraum wird durch das eingelegte Vlies sichergestellt. Der erzeugte Überdruck, in der Höhe des Eigengewichts der Platte, ermöglicht eine reibungsfreie Verformung der Bodenplatte infolge abfließender Hydratationswärme, Schwinden und Vorspannung, ohne den Aufbau von Zwang oder Verluste der Vorspannkraft.

Frictionless plain bearing for post-tensioned slab on ground
A new method for building large concrete slabs on ground on a frictionless support was developed at Vienna University of Technology. An Austrian patent for this method was granted and an international patent application has been filed. The feasibility of this new method has been demonstrated in large field tests on concrete slab strips with a length of 60 m, a width of 1.0 m and a thickness of 30 cm. The frictionless support is obtained by first placing an air-tight membrane, then a geotextile and at last a second air-tight membrane on the ground where the concrete slab is to be built. In the next step the membranes are sealed at the boundary. After casting the slab on top of the second membrane, low air pressure is applied in the clearance between the two membranes. This clearance is created by the geotextile. Shortening of the slab due to the loss of hydration heat, early shrinkage and post-tensioning is possible without causing friction forces between slab and subsoil because the self-weight of the slab is balanced by the applied air pressure.

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Neunzig, Christian; Uebachs, Stephan; Hinzen, Marcus; Brameshuber, Wolfgang Mögliche Auswirkungen beim Einsatz fließfähiger Betone in massigen Bodenplatten Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 346-354 Berichte

Kurzfassung

Massige Bodenplatten erfordern aufgrund der anspruchsvollen Baustellenlogistik und der besonderen Anforderungen bei der Ausführung der Betonage eine sehr sorgfältige Arbeitsweise bei der Fertigstellung. Im Rahmen dieses Beitrags liegt der Schwerpunkt auf der Ausführung. Es wurde untersucht, wie die Schubkraftübertragung durch ungewollte Betonierfugen herabgesetzt und das Verbundverhalten infolge unzureichender Nachverdichtung beeinflusst werden können.

Concrete technological features in executing massive floor plates
Due to the demanding site logistics and special requirements during the casting the manufacturing of massive floor plates must be executed very carefully. Therefore this article is focussed on the execution. In this context it was investigated how the shear force transmission is reduced by construction joints and the bonding behavior is influenced by an insufficient final compaction of the top layer.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 5/2013 Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 355-359 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
Hans-Peter Andrä 65 Jahre. (Holger Svensson)

Nachrichten:
Neue Ideen und kreative Lösungen im Baubereich gesucht! Start des Wettbewerbs “Auf IT gebaut” 2014
Zahlreiche Ehrungen anlässlich des Deutschen Bautechnik-Tages 2013 in Hamburg vergeben

Bücher:
Ausführung von Tragwerken aus Beton. (Dr.-Ing. Marco Tschötschel, Mörfelden-Walldorf)
Erfahrungen im Schweizer Betonbrückenbau. Von Christian Menn. (Prof. Dr. Eugen Brühwiler, ETH Lausanne (EPFL))

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 360 Veranstaltungskalender

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Content: Geomechanics and Tunnelling 5/2013 Geomechanics and Tunnelling 5/2013 381-384 Content

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Schubert, Wulf 62nd Geomechanics Colloquium / 62. Geomechanik Kolloquium Geomechanics and Tunnelling 5/2013 385 Editorial

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News: Geomechanics and Tunnelling 5/2013 Geomechanics and Tunnelling 5/2013 386-397 News

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Breakthrough in the Pyrenees - Durchschlag in den Pyrenäen
Half time for the Crossrail Tunnel in southeast London - Halbzeit für die Crossrail Tunnel im Südosten Londons
Tunnel breakthrough at the Port of Miami Tunnel - Tunneldurchschlag am “Port of Miami-Tunnel”
Contract KAT3 for the Koralm Tunnel awarded - Baulos KAT3 für Koramtunnel vergeben
Start of the Albabstieg Tunnel in early 2014 - Baubeginn für Albabstiegstunnel im Frühjahr 2014
Contracts awarded for the underground in Riyadh - Aufträge für U-Bahn in Riad vergeben
Award of the railway infrastructure for the Ceneri Base Tunnel - Vergabe der Bahntechnik am Ceneri-Basistunnel
New owner for Alpine subsidies - Neue Eigentümer für Alpine-Töchter
TBM for new Bosporus crossing - TBM für neue Bosporus-Unterquerung
Call for papers - Themes for the next issues of Geomechanics and Tunnelling -Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”

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Krenn, Harald; Roner, Manfred; Bauert, Michael; Wannenmacher, Helmut Deformation measurement and long-term behaviour of passively prestressed pressure tunnels through the example of the Niagara Tunnel Facility Project / Verformungsmessung und Langzeitverhalten von passiv vorgespannten Druckstollen am Beispiel des Niagara Tunnel Facility Projekt Geomechanics and Tunnelling 5/2013 398-406 Topics

Kurzfassung

The recently completed Niagara Tunnel Facility Project in the province of Ontario in Canada is an extension of the Sir Adam Beck hydropower station originally built in the 19th century. The project includes the construction of a diversion tunnel to supply the existing hydropower station with an additional 500 m3 of water per second. The long-term stability of the unreinforced concrete lining is assured by a passive prestressed concrete lining according to the principles of Seeber. The operational water pressures reach 13 bar at the deepest point of the tunnel. In order to be able to monitor the slight deformations of the lining in the course of the prestressing process, an innovatively thought-out method of surveying had to be developed. The results of the deformation and long-term monitoring are presented.
Das kürzlich fertiggestellte Niagara Tunnel Facility Projekt in der Provinz Ontario in Kanada ist eine Erweiterung des im 19. Jahrhundert erbauten Sir Adam Beck Wasserkraftwerks. Das Projekt umfasst den Bau eines Umleitungsstollens, der das bestehende Wasserkraftwerk mit zusätzlichen 500 m3 Wasser pro Sekunde speist. Für die langfristige Stabilität der unbewehrten Betonschale wird die Schale nach dem Prinzip der passiven Vorspannung nach Seeber vorgespannt. Die betrieblichen Wasserdrücke erreichen am tiefsten Punkt des Tunnels rund 13 bar. Um die geringen Verformungen der Schale im Zuge des Vorspannungsprozesses messtechnisch überwachen zu können, musste eine innovative Vermessungsmethode entwickelt werden. Ergebnisse der Verformungs- und der Langzeitmessung werden vorgestellt.

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Gerstner, Reinhold; Netzer, Elmar; Vigl, Alois Long-term behaviour of pressure tunnels / Langzeitverhalten von Druckstollen Geomechanics and Tunnelling 5/2013 407-421 Topics

Kurzfassung

The pressure tunnels of Alpine hydropower stations have been designed for a long lifetime and often give good service for long periods, making no further measures necessary except for regular maintenance. But in some pressure tunnels, damage to the lining has been discovered after some decades of use and this leads to repair works of varying extent. The article gives an overview of the damage patterns and the repairs, with serveral examples.
Die Druckstollen alpiner Wasserkraftwerke sind für eine lange Lebensdauer konzipiert und stehen in vielen Fällen über einen langen Zeitraum klaglos in Betrieb, sodass neben der regulären Instandhaltung keine weiteren Maßnahmen erforderlich sind. Bei manchen Druckstollen ist nach einer Nutzungsdauer von mehreren Jahrzehnten die Entwicklung von Schäden an der Auskleidung festzustellen, die zu Sanierungen unterschiedlichen Umfangs führen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die Schadensbilder und die Sanierungen, wofür mehrere Beispiele angeführt werden.

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Vigl, Alois; Gerstner, Reinhold; Bartimoccia, Francesco; Cruciani, Marco Headrace tunnel and tailrace tunnel of the Beles MPP in Ethiopia / Druckstollen und Unterwasserstollen des Wasserkraftwerks Beles in Äthiopien Geomechanics and Tunnelling 5/2013 422-433 Topics

Kurzfassung

The Beles Multipurpose Project, with a total installed capacity of 460 MW, is located in the Lake Tana region in the northwest of Ethiopia. The headrace system consists of the low pressure headrace tunnel and a 270 m deep vertical shaft with a power cavern at its lower end. A tailrace tunnel transports the turbine water to the Beles river where it is used again for agricultural purposes.
The entire tunnel length of the tailrace tunnel and most of the length of the headrace tunnel encountered various types of volcanic rock at an overburden between 50 and 370 m. This volcanic section of 17.5 km length was excavated by a hard rock double shield TBM and lined with an “open” segmental lining. Control of water loss and water ingress had to be achieved through the permeability characteristics of the surrounding rock, the hydrogeological conditions and by means of grouting where required.
The intake area is characterised by Quaternary lacustrine deposits over a length of about 1,600 m at an overburden up to a maximum of 120 m. For this lacustrine section, the DS-TBM was modified to run in a semi-EPB mode and the requirements to withstand pressurized backfilling were to be achieved by a gasket-sealed segmental lining.
Das Wasserkraftwerk Beles, mit einer Leistung von 460 MW, befindet sich im Nordwesten Äthiopiens in der Region des Tana Sees am Ursprung des Blauen Nils. Die oberwasserseitige Triebwasserführung umfasst den Druckstollen, einen 270 m tiefen vertikalen Druckschacht und ein Kavernenkrafthaus. Daran schließt der Unterwasserstollen an, der das Triebwasser zum Fluss Beles ausleitet, wo dieses zusätzlich für landwirtschaftliche Zwecke genutzt wird.
Mit dem gesamten Unterwasserstollen sowie mit dem Großteil des Druckstollens wurden auf einer Länge von etwa 17,5 km vulkanische Gesteine durchörtert, bei Überlagerungshöhen zwischen etwa 50 und 370 m. Die vulkanischen Gesteine wurden mit Hartgesteins-Tunnelbohrmaschinen aufgefahren und mit einer “offenen”, nicht gedichteten Fertigteilauskleidung ausgekleidet. Für die Begrenzung der Wasserzutritte und der Wasserverluste wurden soweit wie möglich die vorhandenen Gebirgseigenschaften betreffend Bergwasserdruck und Gebirgsdurchlässigkeit genutzt. Wo erforderlich wurden Gebirgsinjektionen eingesetzt, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Ein kurzer oberwasserseitiger Tunnelabschnitt im Anschluss an den Tana See durchörterte auf einer Länge von ca. 1.600 m lakustrine Sedimente bei Überlagerungshöhen bis zu 120 m. Für diesen Abschnitt wurde die Doppelschild-TBM auf einen Semi-Erddruckmodus umgerüstet, und es wurden gedichtete Fertigteile mit einer unter Druck eingebrachter Ringspaltverfüllung eingesetzt.

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Lumetzberger, Martin; Kitzler, Christian Detailed surveys of the existing condition of the Bärenwerk pressure tunnel for plant renewal / Detaillierte Bestandserhebung für den Druckstollen Bärenwerk zur Anlagenerneuerung Geomechanics and Tunnelling 5/2013 434-445 Topics

Kurzfassung

The “KW Bärenwerk” power station project is currently being implemented by the Salzburg AG. This article reports in detail how extensive surveys of the existing condition formed the basis for innovative decisions making by the company. The investigations carried out above and below ground in the period 2009-2010 were the basis for an objective consideration of the decision whether to repair the existing tunnel system or construct a new tunnel.
First the power station and its current facilities are described, with particular emphasis on the headrace and headrace tunnel. The investigations and analyses are also described in detail, and how the knowledge gained was used in the design process. A possible decision-making process is described, with a comparison of the most important features in order to differentiate between repair and new construction. The report ends with the state of the works that are currently underway.
In diesem Beitrag wird an einem derzeit in Realisierung befindlichem Kraftwerksprojekt “KW Bärenwerk” der Salzburg AG ausführlich dargelegt, wie eine umfassende Bestandserhebung die Grundlage zu einer richtungsweisenden Unternehmensentscheidungen bilden kann. Die unter- sowie obertägig im Zeitraum von 2009 und 2010 durchgeführten Untersuchungen waren die Basis für eine objektive Betrachtungsweise der beiden möglichen Entscheidungswege einer Sanierung des bestehenden Stollensystems oder eines Stollenneubaus.
Einleitend werden das Kraftwerk mit seinen Anlagenteilen und die Ist-Situation erläutert, wobei speziell auf den Triebwasserweg bzw. den Triebwasserstollen eingegangen wird. Weiter werden die Untersuchungen und Analysen detailliert beschrieben und die daraus gewonnen Erkenntnisse in die Planung übertragen. Es wird ein möglicher Weg des Entscheidungsprozesses gezeigt und dazu anhand einer Gegenüberstellung der wesentlichsten Entscheidungskriterien die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der Sanierung bzw. des Neubaus des Druckstollens dargelegt. Der Bericht schließt mit dem Stand der tatsächlich durchgeführten Arbeiten.

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Leblhuber, Peter; Bonapace, Paul New penstock at the Kaunertal hydropower station - site investigation and grouting concept / Neubau Druckschacht KW Kaunertal - Baugrunderkundung und Injektionskonzept Geomechanics and Tunnelling 5/2013 446-455 Topics

Kurzfassung

The penstock and the surge tank are being renewed at the two existing hydropower stations of Tiwag (Tiroler Wasserkraft AG) in the Kaunertal valley. The core of the works is the bored pressure shaft about 1,430 m long with an excavation diameter of 5.54 m and armourings of 4.3 m diameter, which is being installed inside a segment lining. When a tunnel is continuously bored by a shield TBM, the system restricts the scope for reaction to changes in rock mass behaviour. Special measures outside normal operation are expensive and time-consuming. In geomechanically difficult sections of the tunnel, the situation has to be assessed continuously to establish whether the expected ground conditions could significantly disrupt the tunnelling system. For this purpose, hammer drilling was undertaken systematically during the advance and seismic investigations were carried out, as well as core drilling.
In order to achieve a secure mechanical connection between the steel lining or the concrete lining and the surrounding rock mass and activate the load-bearing capacity of the rock mass, grouting of the rock mass as well as contact and gap grouting are performed for the steel-lined sections and the concrete-lined surge tank riser shaft. The grouting of the rock mass immediately after the completion of the shaft drive is carried out according to the GIN method with a defined hole pattern and based on extensive tests. The results are systematically evaluated by the start of the contact and gap grouting after the installation of the steel lining.
Beim bestehenden Kaunertalkraftwerk der Tiwag (Tiroler Wasserkraft AG) werden der Kraftabstieg und das Wasserschloss neu gebaut. Das Herzstück ist ein gebohrter ca. 1.430 m langer Druckschacht mit einem Ausbruchdurchmesser von 5,54 m und einer Panzerung von 4,3 m Durchmesser, die innerhalb einer Tübbingauskleidung errichtet wird. Bei einem kontinuierlichen Vortrieb mit Schildmaschinen gibt es systembedingt nur eingeschränkte Reaktionsmöglichkeiten auf Änderungen im Gebirgsverhalten. Sondermaßnahmen, die außerhalb des Regelvortriebs liegen, sind kosten- und zeitintensiv. In geomechanisch schwierigen Vortriebsabschnitten gilt es laufend zu beurteilen, ob die zu erwartenden Gebirgsverhältnisse das Vortriebssystem maßgeblich stören können. Zu diesem Zweck wurden systematisch vortriebsbegleitende Drehschlagbohrungen und seismische Erkundungen durchgeführt sowie Kernbohrungen angeordnet.
Um eine kraftschlüssige Verbindung der Stahlpanzerung oder der Betonauskleidung mit dem umliegenden Gebirge zu erreichen und die Tragfähigkeit des Gebirges zu aktivieren, sind für die stahlgepanzerten Strecken und dem betonausgekleideten Wasserschloss-Steigschacht sowohl Gebirgsinjektionen als auch Kontakt- und Spaltinjektionen vorgesehen. Die unmittelbar nach Vortriebsende angeordneten Gebirgsinjektionen werden nach dem Prinzip der GIN-Methode über ein definiertes Bohrlochraster und auf Grundlage von umfangreichen Tests ausgeführt. Die systematische Auswertung der Ergebnisse erfolgt bis zum Beginn der Kontakt- und Spaltinjektion im Anschluss an den Einbau der Panzerung.

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Schleiss, Anton Competitive pumped-storage projects with vertical pressure shafts without steel linings / Konkurrenzfähige Pumpspeicherwerkprojekte dank ungepanzerter, vertikaler Druckschächte Geomechanics and Tunnelling 5/2013 456-463 Topics

Kurzfassung

For the highly loaded pressure tunnels and shafts that are used for the extension of storage power plants with pumped storage and to increase installed capacity, alignments of the waterway system with high overburden are of great importance from the economical and safety points of view. With the development of the raise-boring method, vertical pressure shafts can now be drilled up to 800 m in one step.
Considering rock cover, the use of vertical pressure shafts can enable optimal alignments. If the vertical shaft is located deep enough in the rock mass and safety against hydraulic jacking can be ensured, no steel liner is required in the shaft as long as rock permeability is low, and a reinforced concrete lining is sufficient. This is designed in order to limit crack widths and thus keep water losses below acceptable values. In view of highly increasing steel prices, such a concept results in economic and competitive pumped-storage projects.
Bei hochbeanspruchten Druckstollen und Druckschächten, wie diese bei der Erweiterung von Speicherkraftwerken mit Pumpspeicherwerken und durch Leistungserhöhungen vorkommen, sind tiefliegende Linienführungen der Triebwassersysteme aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen von größter Bedeutung. Mit der Entwicklung des Raise-Boring-Verfahrens können heute Vertikalschächte bis gegen 800 m in einer einzigen Etappe ausgeführt werden. Dadurch ergeben sich bezüglich Felsüberdeckung optimale Linienführungen. Falls der Schacht genügend tief im Gebirge angeordnet wird und somit die Sicherheit gegen hydraulischen Gebirgsbruch gewährleistet ist, kann bei wenig durchlässigen Felsformationen auf eine Stahlpanzerung verzichtet werden. Eine bewehrte Betonauskleidung ist ausreichend, deren Bewehrung so bemessen ist, dass die Rissweiten und somit die Wasserverluste auf zulässige Werte beschränkt werden. Anbetracht der stark angestiegenen Stahlpreisen führt dieses Konzept zu wirtschaftlichen und konkurrenzfähigen Pumpspeicherwerkprojekten.

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Kummerer, Clemens Building protection for the inner city tunnel excavation for the Metro in Rome / Bauwerksschutz für den innerstädtischen Tunnelbau am Beispiel der Metro in Rom Geomechanics and Tunnelling 5/2013 464-470 Topics

Kurzfassung

For the construction of the Metro B1 line in Rome, special settlement reduction measures were implemented for settlement-sensitive structures beside deep excavations with depths of up to 45 m. These measures were necessary due to the excavation of tunnels with 6.8 and 9.8 m diameter under challenging soil and groundwater conditions. The originally designed jet grouting bodies were replaced by compensation grouting. This enabled all works to be performed from eight shafts (maximum 24 m depth), limiting the public space requirement. The efficiency of compensation grouting was demonstrated in two full-scale field trials and the advantages of active settlement compensation were proved during tunnel excavation.
Für den Bau der Metro B1 in Rom wurden neben bis zu 45 m tiefen Baugruben auch Sondermaßnahmen zur Setzungsreduktion für verformungsempfindliche Bauwerke realisiert. Diese Maßnahmen waren aufgrund des Vortriebs von Tunneln mit einem Durchmesser von 6,8 bzw. 9,8 m unter anspruchsvollen Boden- und Grundwasserverhältnissen erforderlich. Die im Amtsentwurf geplanten DSV-Arbeiten wurden durch Kompensationsinjektionen ersetzt. Dadurch konnten die Arbeiten aus acht Schächten (max. 24 m Tiefe) ausgeführt werden, wodurch sich ein geringer Bedarf an öffentlichen Flächen ergab. Die Effizienz der Injektionen konnte anhand von zwei großmaßstäblichen Feldversuchen gezeigt und die Vorteile eines aktiven Setzungsausgleichs während der eigentlichen Tunneldurchfahrt bestätigt werden.

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Vrettos, Christos; Vassilakopoulou, Georgia; Rizos, Dimitris Design and execution of special foundation works for the deep excavations of the Thessaloniki Metro / Projektierung und Anwendung von Spezialtiefbaumethoden bei den tiefen Baugruben der Metro Thessaloniki Geomechanics and Tunnelling 5/2013 471-478 Topics

Kurzfassung

The new metro line in Thessaloniki includes, besides the excavation of two twin tunnels, the construction of 13 stations with central platform in settlement-reducing top-to-down construction method. Due to restrictions in available space, it was necessary to dispense with the construction of an inner shell. Further constraints were the soft and highly inhomogeneous soil, the large excavation depths in groundwater, and the earthquake-resistant design of the structures. The special foundation works executed for permanent uplift safety as well for the soil strengthening in front of the excavation walls are described for representative stations.
Die neue U-Bahn in Thessaloniki umfasst, neben dem Schildvortrieb zweier Röhren, die Errichtung von 13 Bahnhöfen mit zentralem Bahnsteig in verformungsarmer Deckelbauweise. Wegen der engen Platzverhältnisse musste dabei auf eine Innenschale verzichtet werden. Weitere erschwerende Randbedingungen sind der weiche, stark inhomogene Untergrund, die große Aushubtiefe im Grundwasser und die erdbebengerechte Auslegung der Tragkonstruktion. Für typische Bahnhöfe werden die Spezialtiefbaumaßnahmen zur dauerhaften Auftriebssicherung sowie zur Verstärkung des Fußwiderlagers der tiefen Baugruben vorgestellt.

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Nikolic, Alex; Cook, Jim Overcoming congestion below ground with a D-shaped pile / Beherrschung von begrenzten Platzverhältnissen durch Ausführung eines D-förmigen Pfahls Geomechanics and Tunnelling 5/2013 479-486 Topics

Kurzfassung

The paper describes some of the challenging geotechnical issues related to the redevelopment of a central London site in Tottenham Court Road. The London Underground station is being upgraded, and proposed tunnels of the Crossrail project and the Denmark Place project also have to be accommodated, which led to significant difficulties due to spatial restraints underground. Innovative solutions have been adopted for the design and installation of some of the piles together with an unprecedented low clearance between piles and a running tunnel of the Northern Line and the proposed Crossrail tunnel respectively. For one pile, a D-shaped section had to be chosen due to space limitations in the ground.
Dieser Beitrag beschreibt einige der geotechnischen Herausforderungen bei der Neugestaltung eines zentralen Stadtteils von London, der Tottenham Court Road. Aufgrund der Tatsache, dass neben dem Ausbau der bestehenden U-Bahnstation ein geplanter Crossrail-Tunnel sowie das Projekt Denmark Place in diesem Areal errichtet werden, entstehen erhebliche Schwierigkeiten durch die sehr beengten Platzverhältnissen im Untergrund. Innovative Lösungen in Planung und Herstellung der Pfähle waren erforderlich, wobei ein noch nie dagewesener geringer Abstand zwischen Pfahl und Northern Line Tunnel bzw. dem geplanten Crossrail Tunnel genehmigt wurde. Für einen Pfahl musste aus Platzgründen ein D-förmiger Querschnitt gewählt werden.

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Seegers, Jörg; Schmeiser, Josef; Erdmann, Paul Metro Line U5 in Berlin - design challenges due to complex geotechnical conditions / U-Bahnlinie U5 in Berlin - besondere Herausforderungen für die Planung aufgrund der komplexen geotechnischen Gegebenheiten Geomechanics and Tunnelling 5/2013 487-493 Topics

Kurzfassung

An approx. 2.2 km long section of the U5 in the city centre of Berlin is currently under construction to close the gap between the existing underground structures at the Berliner Rotes Rathaus and Brandenburger Tor stations. Construction started early 2012 and the connection between Alexanderplatz and Brandenburger Tor is planned to open in 2019. The alignment starts from the newly built Rotes Rathaus Metro station, passing under the River Spree, the planned new Berliner Schloss and the Spree channel, and then follows the street Unter den Linden before arriving at the Brandenburger Tor. Three new stations have to be constructed at Rotes Rathaus, Museumsinsel and Unter den Linden, with the centrepiece being the Museumsinsel station where ground freezing techniques are being used.
Geplant und derzeit im Bau ist die Herstellung eines ca. 2,2 km langen Lückenschlusses der Trasse zwischen den bestehenden Tunnelanlagen am Berliner Roten Rathaus und der Station Brandenburger Tor. Baubeginn war im Frühjahr 2012. 2019 soll die Verbindung zwischen Alexanderplatz und Brandenburger Tor eröffnet werden. Die Linienführung der Trasse verläuft innerstädtisch von der neu zu errichtenden U-Bahn Station Rotes Rathaus unter der Spree, unterhalb des zukünftigen Neuen Berliner Schlosses und dem Spreekanal entlang der Straße Unter den Linden zum Brandenburger Tor. Die Trasse beinhaltet drei neue Stationen (Rotes Rathaus, Museumsinsel und Unter den Linden). Herzstück ist die Station Museumsinsel, die im Schutz einer Vereisung hergestellt wird.

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Strauss, Armin; Papakonstantinou, Spyridon Cross passages in soil - ground freezing, segment application, excavation and displacement monitoring for segmental lining / Querschlagherstellung im Lockermaterial - Vereisung, Tübbingsicherung, Vortrieb und Deformationsauswertung für die Tübbingschale Geomechanics and Tunnelling 5/2013 494-499 Topics

Kurzfassung

After more than 30 years of planning, construction of the Biel East city bypass started on 3 December 2007. The biggest challenge of this project was tunnel excavation in a zone of soil-like material with a length of 2 × 1,000 m, with extremely heterogeneous and variable geological conditions. The main tunnels were excavated by an earth pressure balance machine (diameter 12.56 m), and the cross passages (every 300 m) were constructed by conventional tunnelling methods with shotcrete support. In zones where fully saturated sands prevail (“Alte Schwemmsande”), brine ground freezing techniques were used. In order to prevent overloading of the main tunnels due to freezing pressures, these were supported by a combination of steel frames and dowel pins. Back analyses based on measured displacements of the segmental lining led to the conclusion that freezing pressures did not develop to the extent anticipated under the given ground conditions.
Nach über 30-jähriger Planungsgeschichte erfolgte am 3. Dezember 2007 der Spatenstich zur Umfahrung Biel Ostast. Die größten Herausforderungen stellten die Vortriebsarbeiten im Bereich des Lockermaterials dar. Über eine Strecke von fast 2 × 1.000 m zeigten sich die geologischen Verhältnisse äußerst heterogen und stark wechselhaft. Bei der Herstellung der Haupttunnelröhren kam eine Erddruckschildmaschine (-12,56 m) zum Einsatz. Die in einem Abstand von 300 m angeordneten Querschläge wurden in konventioneller Bauweise mit einer Teilschnittmaschine und Spritzbetonsicherung aufgefahren. In den Bereichen der wassergesättigten Schwemmsande bediente man sich der Bodengefriertechnik, wobei das Solegefrierverfahren zur Anwendung kam. Um die bestehenden Haupttunnelröhren vor einer aus dem Eisdruck entstehenden Überbeanspruchung zu schützen, sah man als Sicherungskonzept eine Kombination aus Schubdübel und Stahlrahmen vor. Rückrechnungen im Hinblick auf die wahrgenommenen Verformungen an der Tübbingschale brachten die Erkenntnis, dass die befürchteten Eisdrücke in der vorherrschenden Geologie nur zu einem geringen Maß auftreten.

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Gamsjäger, Hannes; Satina, Jozef Special measures in soft ground - a particular area of conflict in tunnelling contracts / Sondermaßnahmen im Lockergestein - ein besonderes bauvertragliches Spannungsfeld Geomechanics and Tunnelling 5/2013 500-508 Topics

Kurzfassung

Special situations can pose an extraordinary degree of difficulty and risk levels when tunnelling in soft ground, formations with soft ground character or at transitions to soft ground, especially when combined with low overburden, urban constraints or fault zones. Dealing with such situations is therefore of vital importance, to identify the situation correctly already during site investigation and design phase in order to derive the appropriate technical measures or approach. In addition, these situations are a particular area of conflict in tunnelling contracts when changes in ground conditions with high risk levels are encountered during execution of the works. The paper deals with circumstances and constraints of high risk situations in connection with soft ground tunnelling according to experience. It tries to identify and explain causal chains and interactions for such situations.
Sondersituationen beim Tunnelvortrieb im Lockergestein bzw. in Formationen mit Lockergesteinscharakter oder Übergängen von Festgestein zu Lockergestein können außerordentliche Schwierigkeitsgrade und Risiken aufweisen, speziell in Bereichen, wo zudem geringe Überlagerung samt Bebauung oder Störungen im Baugrund vorhanden sind. Der Umgang mit derartigen Situationen ist neben den technischen Herausforderungen - nämlich unter anderem bereits bei der Planung die Situation richtig einzuschätzen bzw. überhaupt zu erkennen und dann noch die richtigen Maßnahmen abzuleiten - auch ein besonderes bauvertragliches Spannungsfeld hinsichtlich adäquater Vertragsgestaltung, einschließlich dem Umgang mit geänderten Baugrundbedingungen und Risikolevels bei der Ausführung. Der folgende Artikel erörtert die Umstände und Zwänge von Hochrisikosituationen im Zusammenhang mit Lockergesteinsvortrieben nach gemachten praktischen Erfahrungen. Es wird dabei versucht die Ursachen und Verkettungen zu identifizieren und zu beleuchten.

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Mohanty, Swapan Kumar; Sigl, Oskar; Krenn, Florian; Höfer-Öllinger, Giorgio Underground crude oil storage projects in India / Unterirdische Rohölkavernen in Indien Geomechanics and Tunnelling 5/2013 509-518 Topics

Kurzfassung

Indian Strategic Petroleum Reserves Limited has awarded the packages of constructing underground unlined rock caverns for storage of 1.33 and 1.25 MMT of high sulphur crude oil at Visakhapatnam (Andhra Pradesh) and Padur (Karnataka) respectively to Hindustan Construction Company Limited, where-in Geoconsult is engaged for detailed design and site services.
The unlined rock caverns for oil and gas storage call for site characterization in terms of geology, hydro-geology, geochemistry, geomechanics and geotechnics, which in turn facilitates assimilation, assessment and amalgamation of all relevant data to establish an overall geological and/or geotechnical framework for the projects. In general, the construction of an underground unlined rock cavern compriseds five principal activities: (i) geological and/or geotechnical site investigations; (ii) stability assessment; (iii) temporary rock supports design; (iv) excavation and related works; and (v) permanent rock supports re-design according to the observational approach.
This paper outlines (a) the construction stage geological and/or geotechnical investigations to acquire geological/geotechnical data for rock mass quality appraisal as per Q-system and permanent rock support recommendations, (b) design criterion to utilize the rock itself as the principal structural material, to create as little disturbance as possible during the construction stage, and to add only the required supports, and (c) geotechnical instrumentation and monitoring to measure displacements at the surface and within the rock mass in order to fine-tune the excavation methods and rock supports, undertaken during construction stage of the project.
Die Sondergesellschaft Indian Strategic Petroleum Reserves Limited beauftragte Hindustan Construction Company Limited mit dem Bau zweier nicht ausgekleideter Felskavernen zur Lagerung von 1,33 bzw. 1,25 Mill. t sauren Rohöls in Visakhapatnam (Andhra Pradesh) und Padur (Karnataka). Geoconsult ist mit der Ausführungsplanung und baubegleitenden Dienstleistungen betraut.
Für die Herstellung der Kavernen zur Rohöl- und Gasspeicherung wurden die geologischen, hydrogeologischen, geochemischen, geomechanischen und geotechnischen Eigenschaften erhoben, was eine Erfassung, Zusammenführung und Verschmelzung aller relevanten Daten für den geotechnischen Rahmenplan ermöglichte. Generell umfasst die Ausführung fünf Hauptaktivitäten: (i) geologische und geotechnische Erkundungen; (ii) Stabilitätsberechnungen; (iii) Planung der temporären Stützmaßnahmen; (iv) Ausbruch und begleitende Arbeiten und (v) laufende Anpassung der permanenten Stützmaßnahmen an die Ergebnisse des geotechnischen Messprogramms.
Dieser Artikel stellt (a) die geologischen Erkundungen während der Bauphase zum Zwecke der Erlangung geologischer und geotechnischer Daten zur Bestimmung der Felsqualität, des Q-Wertes und der permanenten Stützmaßnahmen, (b) die Planungsparameter für die Verwendung des Fels als primären Baumaterials unter möglichst geringer Auflockerung während des Ausbruchs und Einbau der benötigten Stützmittel, sowie (c) die geotechnische Instrumentierung und Monitoring zur Messung von Verschiebungen an der Oberfläche und im Gebirge zur Feinabstimmung der Ausbruchsmethode und der Stützmaßnahmen in der Bauphase, dar.

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