Es wird ein Rechenmodell vorgestellt, das zur Vorbemessung beim Nachweis der Querkrafttragfähigkeit älterer parallelgurtiger Spannbetonbrücken angewendet werden kann. Das Nachweisverfahren leitet sich aus dem Prinzip vom Minimum der Formänderungsenergie ab und berücksichtigt den Betontraganteil der Querkrafttragfähigkeit über den rechnerischen Ansatz einer begrenzten Mitwirkung der Betonzugfestigkeit.
A model for pre-designing the shear bearing capacity of elder prestressed bridges
It is presented a structural model that can be applied for pre-designing for the assessment of the shear bearing capacity of elder prestressed concrete bridges. The design procedure is derived from the principle of the minimum of strain energy and takes into account the part of concrete bearing capacity of the shear bearing capacity with a design approach of a limited involvement of the concrete tensile strength.

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Die Neue Lahntalbrücke bei Limburg ist ein semi-integrales Spannbetonbauwerk, das aus einem Realisierungswettbewerb hervorgegangen ist. Es zeichnet sich durch seine schlanke, ansprechende Gestaltung aus. Das Bauwerk wird im Freivorbau hergestellt. Nachfolgend werden die Besonderheiten für die Verformungsberechnung der Lahntalbrücke vorgestellt. Dabei wird erläutert, welche Überlegungen zu der letztlich ausgeführten Bauabschnittseinteilung geführt haben. Es werden die einzelnen zu berücksichtigenden Verformungsanteile aufgezeigt und die daraus resultierende Verformungsberechnung erläutert. Abschließend wird die Verifizierung bzw. Verwertung der Verformungsberechnung auf der Baustelle über das Vermessungsprogramm dargelegt.

The deformation calculation of the Lahntalbrücke Limburg
The new Lahntalbrücke in Limburg is a semi-integral prestressed concrete structure that has emerged from a design competition. It is distinguished by its slender, attractive design. The superstructure is currently erected as balanced cantilever construction. Subsequently, the peculiarities of the deformation calculation of the Lahntalbrücke are presented. The considerations about the allocation of the construction sections are discussed. The individual amounts of deflection to be considered are shown and the resulting deformation calculation is explained. Finally, the implementation of the deformation calculation regarding deflection measurements on the construction site is presented.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Die Nachrüstung bestehender Brücken mit modernen Fahrzeugrückhaltesystemen kann aufgrund der hohen einzuleitenden Anprallkräfte und der meist zu geringen vorhandenen Anschlussbewehrung zwischen Kappe und Brückenüberbau zu Überschreitungen der Tragfähigkeit führen. Das üblicherweise verwendete Tragmodell des Kappensegments vernachlässigt wichtige Tragmechanismen, wie beispielsweise die Lastausbreitung innerhalb der Kappe. Aus diesem Grund werden in diesem Beitrag Untersuchungen zur Beanspruchung von Brückenkappen infolge des Anpralls an Fahrzeugrückhaltesysteme vorgestellt, die an einem räumlichen FE-Modell einer Kappe durchgeführt wurden. Zunächst wird auf der Grundlage der geltenden Normenregelungen eine Modifikation des Lastansatzes für die lokale Bemessung nach DIN EN 1991-2/NA vorgenommen, die ebenfalls vorgestellt wird. Die wesentlichen Einflüsse auf die Lastausbreitung innerhalb der Kappe wurden in einer Parameterstudie eingehend untersucht. Anhand dieser Ergebnisse konnten mitwirkende Längen für die Anschlussbewehrung bestimmt werden, die für einen Tragfähigkeitsnachweis verwendet werden können.

Actions on bridge caps due to impact on vehicle restraint systems - Verification of the load bearing capacity of the connection reinforcement between cap and superstructure for existing bridges
Retrofitting of existing bridges with modern vehicle restraint systems often leads to exceedances of the carrying capacity due to the high impact forces and the small amount of existing connection reinforcement between cap and superstructure. The model commonly used is the cap segment, which is neglecting major effects such as the load distribution within the cap. For this reason, studies on the actions on bridge caps due to impact on vehicle restraint systems, which were carried out at a spatial finite element model will be presented in this paper. First, based on current normative regulations, a modification of the load approach for local design according to DIN EN 1991-2/NA had to be made, which will also be presented. The main influences on load distribution within the cap have been thoroughly investigated in a parametric study. Based on these results effective lengths for the connection reinforcement could be determined, which can be used for a verification of the load bearing capacity.

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Die Beurteilung historischer Brücken gewinnt für heutige Ingenieure immer mehr an Wichtigkeit. Oftmals fehlen jedoch die dafür notwendigen Kriterien. Im vorliegenden Artikel wird die Geschichte des Dreigelenkbogens im Massivbrückenbau dargestellt: Während Gelenke im Eisenbau bereits seit den 1860er-Jahren verwendet wurden, wurden diese im Massivbrückenbau erst deutlich später eingeführt (in Deutschland ab 1880). Zum Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Konstruktion mit Gelenken in Deutschland jedoch für größere Brücken zur Standardbauweise. Gründe für den Aufschwung des Dreigelenkbogens bei Massivbrücken waren auf der einen Seite die Vermeidung von Rissen, auf der anderen Seite die Vereinfachung der Berechnung des nunmehr statisch bestimmten Systems. Beginnend mit den ersten Ideen von JULES DUPUIT (1870) und FRIEDRICH HEINZERLING (1872) wird die wissenschaftliche Seite ebenso beleuchtet wie der praktische Einsatz von Gelenken. Die verschiedenen Bauarten früher Gelenke sowie deren Vor- und Nachteile werden erläutert, um dem modernen Ingenieur ein Werkzeug zur Hand zu geben, das die heutige Beurteilung einer solchen Brücke erleichtert.

Hinges in historic concrete and masonry arches. On the history of the three-hinged arch
The three-hinged arch, while increasingly common in steel bridge construction from the 1860ies, was introduced more reluctantly into masonry and concrete bridge building. However, by the end of the 19th century, it had found widespread application, particularly in Germany. Considerations of crack prevention as well as ease and consistency of the mechanical modelling of masonry arches were evidently the driving forces behind this development. The present paper describes the history of the hinged vaulted bridge, from the first suggestions by the eminent French engineer JULES DUPUIT (published in 1870) up to the early years of the 20th century. Particular attention is given to temporary and “imperfect” hinges which may be neither visible nor active in the finished state of the bridge, and to the historic development and design of permanent hinges, outlining the range of constructive solutions the modern engineer may encounter when assessing the state of a late 19th century vaulted bridge.

Nachrichten:
WTM-Architectural-Engineering-Preis 2015 / Bayerischer Denkmalpflegepreis 2016 - Auslobung / Ingenieurkammer Hessen begrüßt neues Ingenieurgesetz (HIngG)

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First breakthrough at the Albabstieg Tunnel / Erster Durchschlag am Albabstiegstunnel
Last tunnel breakthrough in the Klaus Tunnel Chain / Letzter Tunneldurchschlag in der Tunnelkette Klaus
Start for the largest tunnel boring machine in Switzerland / Start für größte Tunnelbohrmaschine der Schweiz
Ground breaking at the Pforzheimer Tunnel / Anschlagsfeier für den Pforzheimer Tunnel
Marti GmbH and Marti Tunnelbau AG to build second bore of the Perjen Tunnel / Marti GmbH und Marti Tunnelbau AG bauen zweite Röhre des Perjentunnels
Fehmarn Belt Tunnel: Femern A/S names preferred bidders / Fehmarnbelt-Tunnel: Femern A/S benennt bevorzugte Bieter
Züblin to build part of the Stockholm Bypass / Züblin errichtet Teilstück des “Stockholm Bypass”
Aarau-Zurich rail corridor: direct link with 30 km long tunnel / Bahnkorridor Aarau-Zürich: Direktverbindung mit 30 km langem Tunnel
Strabag bundles infrastructure solutions / Strabag bündelt Infrastrukturlösungen
19th Vils construction materials day - Large construction sites in West Austria / 19. Vilser Baustofftag - Großbaustellen in Westösterreich
The 2016 ITA Tunnelling Awards / ITA lobt eigenen Tunnelbaupreis aus
Call for papers - Themes for the next issues of Geomechanics and Tunnelling / Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”

The historic rail tunnels in the Alps were consistently built in the form of single-tube twin-track tunnels, starting with the Mont Cenis Tunnel (1871). Only the 19.8 km long Simplon Tunnel at the start of the 20th century was built with two separate single-track tunnels. In 1988, the 53.8 km long Seikan Tunnel became the first tunnel more than 50 km long to go into operation - once more as a twin-track tunnel, although with additional constructional elements such as forced ventilation, emergency stations and a service tunnel. In 1994 followed the Channel Tunnel with a system of two single-track tunnels and a service or safety tunnel as well as a complex ventilation system. For the base tunnels through the Alps, the question arose in Switzerland at the start of the 1990s, what is the optimal tunnel system considering the requirements of construction, safety and operation? A cost-benefit analysis resulted in a system with two single-track tunnels and multi-function stations at the third points as the optimum. Meanwhile, various requirements have been newly formulated so that the question arises whether the same decision would be made with the knowledge available today.
Die historischen Eisenbahntunnel in den Alpen wurden nach dem Bau des Mont Cenis Tunnels (1871) konsequent in Form von einröhrigen Doppelspurtunneln gebaut. Einzig der 19,8 km lange Simplontunnel wurde Anfang des 20. Jahrhunderts mit zwei separaten Einspurtunneln erstellt. 1988 wurde mit dem 53,8 km langen Seikan-Tunnel erstmalig ein über 50 km langer Eisenbahntunnel in Betrieb genommen - wiederum als Doppelspurtunnel, allerdings mit zusätzlichen konstruktiven Elementen wie Betriebslüftung, Nothaltestellen und einem Dienststollen. 1994 folgte der Eurotunnel mit einem System aus zwei Einspurtunneln und einem Service- bzw. Sicherheitsstollen sowie einem zusätzlichen komplexen Lüftungssystem. Für die Basistunnel durch die Alpen stellte sich in der Schweiz Anfang der 1990er-Jahre die Frage, welches das optimale Tunnelsystem unter Berücksichtigung der Anforderungen Bau, Sicherheit und Betrieb sei. Aus einer Nutzwertanalyse resultierte das System mit zwei Einspurtunneln sowie Multifunktionsstellen in den Drittelspunkten als Optimum. Mittlerweile wurden verschiedene Anforderungen neu formuliert, so dass sich die Frage stellt, ob mit den heutigen Kenntnissen die gleiche Entscheidung getroffen würde.

The 57 km long Gotthard Base Tunnel from Erstfeld to Bodio is not only the longest but with an overburden of about 2, 300 m also the deepest rail tunnel in the world. The tunnel system consists of two parallel single-track tunnels with the axes 40 m apart (in fault zones up to 70 m), connected every 312.5 m by a total of 178 cross passages. The two multi-function stations at the approximate third points in Sedrun and Faido have an emergency station for each running tunnel and two track crossovers.
The normal profile is based on the structure gauge EBV 4 and the clearance for overhead EBV S3 and has minimum free passage area Fair of 41 m2. The tunnel has a ballastless track and the drainage system is separated. The shoulders at the side serve as walkway and escape route and house the numerous cable ducts for the operation of the tunnel. Due to the stringent water tightness requirements, the tunnel has a two-pass lining along the entire length, normally with umbrella waterproofing. Depending to the geology, the inner vault is between 25 and 35 cm thick, and in squeezing zones in Sedrun up to 70 cm.
Construction was undertaken simultaneously from the two portals at Erstfeld and Bodio as well as through two intermediate starting points in Amsteg and Faido (with access tunnels 2.1 km and 2.6 km long respectively) and down two vertical shafts in Sedrun (T = 800 m). The main drives were bored by TBMs (cutterhead diameter 8.8 to 9.55 m) except for the Sedrun section; altogether about 75 % of the tunnel length was bored mechanically.
Der 57 km lange Gotthard-Basistunnel von Erstfeld nach Bodio ist nicht nur der längste, sondern mit rund 2.300 m Überlagerung auch der tiefste Eisenbahntunnel der Welt. Das Tunnelsystem besteht aus zwei parallelen Einspurröhren mit einem Achsabstand von 40 m (in Störzonen bis 70 m), die alle rund 312,5 m mit total 178 Querschlägen verbunden sind. In den zwei Multifunktionsstellen ungefähr in den Drittelspunkten bei Sedrun und Faido sind pro Röhre eine Nothaltestelle und zwei Spurwechsel angeordnet.
Das Normalprofil basiert auf dem Lichtraumprofil EBV 4 und dem Stromabnehmerraum EBV S3 und weist eine minimale freie Querschnittsfläche Fair von 41 m2. Der Tunnel besitzt eine Feste Fahrbahn, die Entwässerung erfolgt im Trennsystem. Die seitlichen Bankette dienen als Geh- bzw. Fluchtwege und nehmen die zahlreichen Kabelschutzrohre für den Betrieb des Tunnels auf. Aufgrund der hohen Dichtigkeitsanforderungen wurde der Tunnel über die ganze Länge zweischalig i.d.R. mit einer Regenschirmabdichtung ausgebaut. Je nach Geologie ist das Innengewölbe zwischen 25 und 35 cm dick, in den druckhaften Zonen in Sedrun bis 70 cm.
Der Bau erfolgte gleichzeitig von den beiden Portalen Erstfeld und Bodio her sowie über Zwischenangriffe in Amsteg und Faido (Länge Zugangsstollen = 2,1 km bzw. 2,6 km) sowie über zwei Vertikalschächte in Sedrun (T = 800 m). Die Hauptvortriebe erfolgten mit Ausnahme des Teilabschnitts Sedrun mittels TBM (Bohrkopfdurchmesser 8,8 bis 9,55 m); insgesamt wurden rund 75 % der Tunnellänge maschinell aufgefahren.

The Sedrun section in the middle of the Gotthard Base Tunnel was critical in terms of scheduling and without doubt the section with the most complicated logistics. The article gives an overview of the complex overall construction measures and describes in detail the geotechnical and logistical challenges that had to be overcome.
Der Teilabschnitt Sedrun im Zentrum des Gotthard-Basistunnels war zeitlich kritisch und zweifelsohne der logistisch komplizierteste Bauabschnitt, die bautechnischen Anforderungen lagen auf Weltrekordniveau. Der Beitrag gibt eine Übersicht über die komplexe Gesamtbaumaßnahme und beschreibt die zu bewältigenden geotechnischen und baubetrieblichen Herausforderungen im Detail.

The multi-function station (MFS) Faido, with track crossovers located symmetrically around the transverse cavern, is accessed through a 2.7 km long access tunnel. The geology encountered in the transverse cavern and the first metres of boring the running tunnels was very different from the forecast. Technical, economic and scheduling considerations demanded the moving of the four crossovers by 600 m to the south. In the drill and blast excavation of the single-track tunnel to the north, deformations of up to 1.3 m occurred in the radius. In addition to the dangers of “squeezing rock” and “rock fall”, unforecast and serious rock burst also occurred in the east and west running tunnels, which could not have been foreseen. Yielding temporary support measures had to be carried out along a length of 500 m and sometimes massively strengthened.
Intensive probing in the form of hammer and core drilling and seismic methods (TSP - Tunnel Seismic Prediction) was carried out during the tunnel drives. The drives were also monitored with intensive rock mechanical measurements. The results of probing, the rock mechanical measurements and the interpretations of the encountered geology all confirmed that the decision was correct to move the MFS.
Die Multifunktionsstelle (MFS) Faido mit symmetrisch um die Querkaverne angeordneten Spurwechseln ist mit einem 2,7 km langen Zugangsstollen erschlossen. Die angetroffene Geologie in der Querkaverne und den ersten Metern Vortrieb in den Einspurstrecken wichen massiv von der Prognose ab. Technische, wirtschaftliche und programmliche Gründe erforderten eine Verschiebung der vier Spurwechsel um 600 m nach Süden. Im Sprengvortrieb der Einspurtunnel Richtung Norden stellten sich Deformationen von bis zu 1,3 m im Radius ein. Zu den Gefährdungen “Druckhaftigkeit” und “Nachbrüchigkeit” kamen nicht prognostizierte starke Bergschlagphänomene in der Ost- und Weströhre hinzu, die nicht vorhergesagt werden können. Die Ausbruchsicherungsmaßnahmen mussten aufgrund der Bergschlagphänomene auf ca. 500 m Länge nachgiebig ausgeführt und zum Teil massiv verstärkt werden.
Die Vortriebe wurden von einer intensiven Vorauserkundung in Form von Schlag- oder Kernbohrungen und mit Seismik (TSP - Tunnel Seismik Prediction) begleitet. Zudem wurden die Vortriebe mit intensiven felsmechanischen Messungen überwacht. Die Erkenntnisse aus den Vorauserkundungen, den felsmechanischen Messungen und den Interpretationen der vorgefundenen Geologie bestätigte die Richtigkeit der Entscheidung, die MFS zu verschieben.

The article describes how the great challenge of managing the material excavated during the construction of the Gotthard Base Tunnel was overcome. The recycling of material from mechanized tunnelling as high-grade aggregates and the development of high-quality concrete mixes demanded new methods and set new standards. At the same time, the environmental impact could be considerably reduced and considerable cost savings were achieved.
Der Artikel beschreibt wie die großen Herausforderungen gemeistert wurden, die sich beim Bau des Gotthard-Basistunnels bezüglich der Bewirtschaftung des Tunnelausbruchmals stellten. Bezüglich der Herstellung von Ausbruchmaterial aus dem mechanischen Tunnelvortrieb zu hochwertigen Gesteinskörnungen und der Entwicklung von qualitativ hochstehenden Betonmischungen wurden neue Wege beschritten und neue Maßstäbe gesetzt. Gleichzeitig konnten die Umweltbelastungen deutlich reduziert und erhebliche Kosten eingespart werden.

The provisions of the planning approval for the Gotthard Base Tunnel required more than 1, 000 environmental measures for the Amsteg and Erstfeld sections, arranged in 80 detail projects. The environmental aspect was also of great significance for the client. Therefore AlpTransit Gotthard AG provided sufficient resources to be able to implement the project successfully from the environmental point of view. The article is concentrated on selected aspects and explains their special features. The integration of environmental monitoring into the local construction supervision team; soil protection and cultivation; the problem of nitrite in the site wastewater; and dust and noise emissions are dealt with in detail, along with the ecological opportunities of a large construction site. A description of the usual conditions and measures affecting a tunnel site is intentionally omitted.
Die Plangenehmigungsverfügungen zum Gotthard-Basistunnel sahen für die Teilabschnitte Amsteg und Erstfeld mehr als 1.000 Umweltmaßnahmen vor, die in 80 Detailprojekten eingeordnet waren. Der Umweltaspekt war auch für die Bauherrschaft von hoher Bedeutung. Daher setzte die AlpTransit Gotthard AG genügend Ressourcen zur Verfügung, um das Projekt auch aus Umweltsicht erfolgreich umsetzen zu können. Der Beitrag konzentriert sich auf ausgewählte Aspekte und zeigt deren Besonderheiten auf. Im Einzelnen werden die Integration der Umweltbaubegleitung in die örtliche Bauleitung, der Bodenschutz und die Rekultivierung, die Nitritproblematik im Baustellenabwasser, Staub- und Lärmemissionen sowie die ökologische Chancen einer Großbaustelle behandelt. Auf eine Darstellung der üblichen Auflagen und Maßnahmen bei einer Tunnelbaustelle wird bewusst verzichtet.

In the process of dimensioning a tunnel lining support an optimized structural system is pursued that can accommodate the inherent uncertainties associated with the geotechnical, hydro-geological, and environmental conditions. Particularly for geotechnics, uncertainty has become a major issue of scientific discussion according to a number of recent publications. At the same time, advanced performance criteria often require probabilistic assessments in order to quantify a structure's safety and reliability or to inform life-cycle engineering decisions. This contribution demonstrates a novel design approach for the design assessment of concrete tunnel linings. The Index for the Capacity Utilization of Linings in Tunnels (CULT-I) introduced herein, facilitates the quantification of reliability of a tunnel lining support, while it aids toward a rationalized, performance-based design optimization with considerations on geotechnical uncertainty. A typical case of a shallow urban tunnel excavated in soft ground using the TBM method is presented, demonstrating the practical application and feasibility of the proposed approach.

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Die Ansicht, dass für die numerische Simulation von geotechnischem Versagen das Materialmodell keine wesentliche Rolle spielt, wird kritisch erörtert. Aufgrund von Literaturhinweisen und eigenen Untersuchungen wird gezeigt, dass das Materialmodell durchaus eine Rolle spielen kann. Es ist daher fundiertes Fachwissen über die Materialmodelle erforderlich. Eine Außerachtlassung von Materialmodellen bei Standsicherheitsnachweisen a priori sollte vermieden werden.

On the role of constitutive models in simulation of limit state.
This paper challenges the critical perception that constitutive models play no important role in numerical simulation of geotechnical collapses. Contrary to this conventional perception, the role of constitutive models in collapse simulations is investigated and highlighted by means of published results and own research. This shows that application of constitutive models in numerical investigations of limit states demands a profound knowledge of them.