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Autor(en) Titel Zeitschrift Ausgabe Seite Rubrik
Böttcher, Christian; Nagel, Werner Neubau HafenCity Universität Hamburg - Symbol für Baukunst am Wasser, Teil 1: Tiefbau Bautechnik 5/2013 294-303 Berichte

Kurzfassung

Die HafenCity Universität (HCU) wurde zum 1. Januar 2006 als neue Universität für Baukunst und Metropolenentwicklung durch Zusammenlegung der vier Fachbereiche Architektur, Bauingenieurwesen, Geomatik und Stadtplanung gegründet.
Unmittelbar an der Elbe gelegen bietet der Neubau im neuen Stadtteil HafenCity auf ca. 30000 m2 Bruttogeschossfläche unter einem Dach Platz für ca. 1400 Studierende und ca. 180 Mitarbeiter sowie diverse zentrale Einrichtungen.
Im Entwurf der Architekten code unique spiegeln sich der besondere Charakter und die Kernkompetenzen der HCU wider. Der skulpturale, fugenlose Baukörper in Stahlbetonskelettbauweise gliedert sich in zwei oberirdische, durch ein zentrales Foyer verbundene Gebäuderiegel von jeweils über 100 m Länge sowie den gemeinsamen eingeschossigen Warftsockel als Hochwasserschutz. Das zentrale Foyer wird umschlossen von den filigranen Stahlkonstruktionen des Atriumdaches sowie der West- und Ostfassade.
Insbesondere die großen Spannweiten und gestaltprägenden Auskragungen, die nahezu vollständige Sichtbarkeit der fugenlosen Betonkonstruktion, die Schiefwinkligkeit der Gebäuderiegel in sich und zueinander sowie auch die Verschiedenheit der übereinander gestapelten Nutzungen erforderten innovative Lösungen bei der Tragwerksplanung.
Zusätzliche Anforderungen ergaben sich aus den allseits restriktiven Besonderheiten des Standortes, dem knappen Budget sowie der aufwändigen Abstimmung des Bausolls mit allen Beteiligten unter Berücksichtigung einer besonderen Nachhaltigkeit und der aus terminlichen Gründen weitgehend parallel tätigen Gewerke.
Der Umzug in den architektonisch wie tragwerksplanerisch anspruchsvollen Neubau soll im Wintersemester 2013/14 erfolgen.

New building, HafenCity University Hamburg - Symbol for architecture on the waterfront - Part 1: Substructure
The HafenCity University (HCU) was founded on 01.01.2006 as a new University of the Built Environment and Metropolitan Development combining the four faculties of Architecture, Structural engineering, Geomatics and Urban planning.
Situated directly on the River Elbe, the new building in the new HafenCity district offers space for some 1400 students and 180 staff as well as diverse central facilities consolidated on a gross floor area of about 30000 m2.
The design by architects code unique reflects the special character and core competencies of the HCU. The sculptural, jointless structure in reinforced concrete frame construction is divided into two above-ground wings with a length of over 100 m each, connected by a central atrium as well as the shared single-storey plinths floor (so-called “Warftsockel”) designed as flood protection. The central foyer is enclosed by the filigree steel constructions of the atrium roof as well as the west and east façades.
In particular the wide spans and distinctive projections, the practically complete visibility of the jointless concrete construction, the oblique angles of the building's wings in themselves and in relation to each other, as well as the diversity of utilisations stacked on top of one another, demanded innovative solutions for the structural engineering.
Additional challenges were presented by the all-round restrictive characteristics of the site, the tight budget, as well as the complexity of getting agreement on the building target among all parties concerned - taking into account a particular demand for sustainability - and the largely parallel building activities necessary due to scheduling reasons.
The removal into the new building, ambitious in both architectural and structural design planning terms, will take place in the winter semester 2013/14.

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Schoening, Janna; della Pietra, Regina; Hegger, Josef; Tue, Nguyen Viet Verbindungen von Fertigteilen aus UHPC Bautechnik 5/2013 304-313 Aufsätze

Kurzfassung

Bauteile aus ultrahochfestem Beton (UHPC) werden insbesondere in Fertigteilwerken hergestellt. Daher sind tragfähige und wirtschaftliche Verbindungen von UHPC-Fertigteilen von besonderer Bedeutung. In Verbindungen von Bauteilen können Schub-, Druck- oder Zugkräfte oder Kombinationen aus diesen Belastungen auftreten. In dem vorliegenden Beitrag werden die im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1182 “Nachhaltiges Bauen mit ultrahochfestem Beton” der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) durchgeführten Versuche zur Ermittlung der Tragfähigkeit wesentlicher Knotenpunkte von Fertigteilen beschrieben und die Ergebnisse diskutiert. Die Versuchsergebnisse dienen der Entwicklung von Ingenieurmodellen zur Bemessung von Fertigteilverbindungen aus UHPC.

Connections of precast UHPC elements
Ultra-High Performance Concrete (UHPC) elements are particularly suited for precast construction. To utilise the high structural performance of single UHPC elements, solid and economical connections are essential. Such joints are exposed to shear, compressive or tensile forces or combinations of these. This paper presents tests on the load bearing capacity of UHPC nodes. All tests have been carried out within the priority programme 1182 “Sustainable Construction with UHPC” of the German Research Foundation (DFG). The test results provide a basis for construction recommendations of connections for precast UHPC elements.

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Kreuzinger, Heinrich; Sieder, Mike Einfaches Prüfverfahren zur Bewertung der Schubfestigkeit von Kreuzlagenholz/Brettsperrholz Bautechnik 5/2013 314-316 Berichte

Kurzfassung

Im Rahmen der Zustimmung im Einzelfall für die Verwendung eines eingeklebten Verbindungsmittels in kreuzweise verklebten Vollholz beim Projekt “Timber Tower” (Windkraftanlage mit Holzturm) wurde von den Autoren eine gutachterliche Stellungnahme zur Tragfähigkeit und zum Ermüdungsverhalten der Verbindung erarbeitet, welche tangierende Fragestellungen beinhaltete, wie zum Beispiel die Festigkeitswerte des Kreuzlagenholzes/Brettsperrholzes bei Beanspruchung als Schubfeld.

Basic test method for valuation of shear strength of cross laminated timber
In the context of the approval in individual cases for application of glued in fasteners in cross laminated timber at the project “Timber Tower” (wind power station with timber tower) the authors have prepared an expertise for the load-bearing capacity and the fatigue behavior of the connection. Thereby some additional questions arose, for example the strength value of the cross laminated timber in case of stress as a shear field.

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Groß, Thomas; Neuhaus, Holger; Stanislowski, Gregor; Steinweg, Martina Bau und Planung des Fernwärmedükers RUDOLF von Düsseldorf-Lausward nach Düsseldorf-Oberkassel Bautechnik 5/2013 317-324 Berichte

Kurzfassung

Die Stadtwerke Düsseldorf Netz GmbH betreiben derzeit ein Fernwärmenetz mit einer Länge von ca. 190 km, welches unter anderem vom Heizkraftwerk Lausward gespeist wird.
Für den zukunftsorientierten Ausbau des Fernwärmenetzes im Stadtgebiet Düsseldorf war die Anbindung der linksrheinisch gelegenen Stadtteile an das bestehende rechtsrheinische Fernwärmenetz notwendig. Eine Fernwärmeleitung quer durch den Rhein zwischen dem Heizkraftwerk und dem Stadtteil Heerdt sollte bis Ende 2012 die Verbindung herstellen.

Design and construction of a long-distance heating culvert from Düsseldorf-Lausward to Düsseldorf Oberkassel
The company “Stadtwerke Düsseldorf GmbH” is operating a net of approximately 190 km long-distance heating pipelines which is energized by the heating-plant “Lausward”.
For the forward-looking development of the long-distance heating pipeline net it was necessary to cross the river Rhine to connect the districts left from the Rhine of the city Düsseldorf with a new efficient heating plant under construction. A new long-distance heating pipeline has to connect the Heating plant on the right side of the river Rhine with the city districts on the left side.

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Bautechnik aktuell 5/2013 Bautechnik 5/2013 325-329 Bautechnik aktuell

Kurzfassung


Aus den Hochschulen:
Bericht zum 4. RuhrGeo Tag am 21. 03. 2013 in Essen (Eugen Perau, Achim Hettler)

Firmen und Verbände:
Ehrungen des Deutschen Beton- und Bautechnikvereins
Nachrüstung des Stuttgarter Fernsehturms machbar
Stellungnahme der DWA zum Thema Fracking
Warschaus neues Wahrzeichen trägt ein 13 Tonnen Pulverkleid

In eigener Sache:
Sonderdruck-Beilage “Bewertung gekoppelter numerischer und experimenteller Partialmodelle im Konstruktiven Ingenieurbau”

Persönliches:
Fachhochschule Münster trauert um Prof. Dr. Bernhard Mundus

Nachrichten:
Offenes Haus bei Ingenieurbüros
Elbphilharmonie: Verträge zur Neuordnung abgeschlossen

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Bautechnik 5/2013 330-332 Veranstaltungskalender

Kurzfassung

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 Beton- und Stahlbetonbau 5/2013 Inhalt

Kurzfassung

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

Kurzfassung

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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

Kurzfassung

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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

Kurzfassung


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

Kurzfassung

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

Kurzfassung

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

Kurzfassung

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

Kurzfassung

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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