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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Empelmann, Martin; Javidmehr, SaraDauerstandverhalten von NormalbetonBeton- und Stahlbetonbau4/2020260-269Aufsätze

Kurzfassung

Bauteile aus Stahl- und Spannbeton müssen Dauerstandbeanspruchungen sicher widerstehen können. Zahlreiche in der Literatur vorhandene Versuche zeigen, dass als Folge von Dauerstandbeanspruchungen die aufnehmbare Betondruckspannung abnimmt. Dieser Effekt wird in den unterschiedlichen Regelwerken (z. B. EC2, EC2+NA und MC10) über den pauschalen Beiwert &agr;cc bei der Ermittlung des Bemessungswerts der Betondruckfestigkeit berücksichtigt. Dabei bleibt für den Anwender aber unklar, wie unterschiedliche Beanspruchungszeitpunkte oder Beanspruchungsdauern (Bauzustände bzw. Lastzustände in einem hohen Betonalter) berücksichtigt werden können. Zu dieser Fragestellung wurde am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig eine Dauerstanddatenbank aufgebaut und die zum Teil unterschiedlichen &agr;cc-Beiwerte der Regelwerke analysiert. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde ein in Anlehnung an den MC10 modifizierter Beiwert &agr;cc vorgeschlagen, der Dauerstandeffekte in Abhängigkeit vom Beanspruchungsalter und von der Beanspruchungsdauer berücksichtigt.

Sustained load behaviour of normal-strength concrete
Reinforced and prestressed concrete structures must have adequate resistance to sustained stresses. Experiments in the technical literature show a reduction of effective compressive strength of concrete under high sustained loads. This effect is taken into account in standards and regulations (for instance EC2, EC2+NA und MC10) for the determination of design compressive strength using a constant coefficient &agr;cc. However; it is unclear for practical applications, how different load conditions or load durations (early loading in case of construction loads or sustained loads at higher concrete age) should be considered. With regard to this problem a sustained load database was compiled at iBMB, Division of Concrete Construction of TU Braunschweig and the normative &agr;cc-coefficients were analyzed. Based on the results, a modified approach is proposed based on MC10, which considers the sustained load effects under consideration of loading age and load duration.

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Rebhan, Matthias J.; Vorwagner, Alois; Burtscher, Stefan L.; Kwapisz, Maciej; Marte, RomanVersuchstechnische Untersuchungen zu Korrosionsschäden an Winkelstützmauern - Forschungsprojekt SIBSBeton- und Stahlbetonbau4/2020270-279Aufsätze

Kurzfassung

Stützbauwerke unterliegen, wie andere Bauwerke auch, einer Alterung und Beeinflussung durch ihre Umwelt. Bei Bauwerken aus Stahlbeton resultiert dies oftmals in Betonabplatzungen, vermehrter Rissbildung oder der Korrosion von Bewehrungselementen. Winkelstützmauern werden zumeist in schlanker Bauweise und damit mit einem hohen Bewehrungsgrad hergestellt. Die Hauptbewehrung liegt dabei auf der erdberührten Rückseite und ist von außen nicht sichtbar. Bei der Untersuchung von Stützmauern wurden - besonders in der Arbeitsfuge von Fundament und aufgehender Mauer - vermehrt Korrosionserscheinungen gefunden. Diese beeinflussen die Tragfähigkeit und damit auch die Standsicherheit stark. Großflächigere Untersuchungen haben auch gezeigt, dass das Ausmaß der Korrosion entlang der Arbeitsfuge stark unterschiedlich sein kann. Es ist mit herkömmlichen Methoden schwierig bzw. zumeist nicht möglich, die Bereiche außerhalb der Untersuchungsstellen zu beurteilen. In diesem Beitrag erfolgt ein Überblick zu Schadensbildern, deren Ursachen sowie die Möglichkeiten von Bauwerksuntersuchungen. Darauf aufbauend wird ein Konzept zur messtechnischen Überwachung von Korrosionsschäden an der Hauptbewehrung vorgestellt. Abschließend werden Messergebnisse aus einer experimentellen Versuchsreihe den Ergebnissen einer numerischen Parameterstudie zur Bewehrungskorrosion gegenübergestellt.

Test Set-Ups on corrosion damaged cantilever walls - research project SIBS
Retaining walls such as other structures are subjected to ageing or other environmental influences. Concrete structures, and especially RC-structures, suffer from concrete spalling, cracking or corrosion. Given by slender cross sections and high degrees of reinforcement (e. g. cantilever walls) corrosion damages can influence the bearing capacity and the stability. Especially the earth-sided regions of such structures (position of the bending reinforcement) and the connection areas between the vertical wall and the foundation slab can be subjected to such damage. In these areas, a non-uniform and wide-ranging corrosion pattern can be found, which is not visible during an inspection. This report gives a short overview on (corrosion related) damages and there causes, as well as a short insight in testing methods used for the safety assessment. Furthermore, a monitoring concept for corrosion damaged RC-structures is presented. The installation and the validation of this concept is shown on a series of mock-ups and the results are compared with numerical parameter studies.

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Peeters, Michael; Schnellenbach-Held, MartinaEin Ansatz zur Bewertung des Verstärkungsbedarfs von Massivbrücken - Auswertung von Bauwerks- und Schadensdaten mit Methoden der RisikobewertungBeton- und Stahlbetonbau4/2020280-289Aufsätze

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Held zur Vollendung des 60. Lebensjahres gewidmet
Aufgrund des Zustands der Brücken und der stetig steigenden Verkehrsbelastung ergibt sich neben dem Ersatzneubau ein enormer Bedarf an tragfähigkeitsrelevanten Brückenverstärkungen. Daher müssen die zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel für die Erhaltung des Brückenbestands und zur Aufrechterhaltung einer funktionsfähigen Infrastruktur effizient und effektiv im Rahmen eines Erhaltungsmanagements eingesetzt werden. Der hier vorgestellte Ansatz zur Ermittlung des grundsätzlichen Verstärkungsbedarfs von Massivbrücken liefert eine weitere Komponente für die Entscheidungsfindung, welche Brückenkategorien einer Verstärkung bedürfen und welche Brücken hinsichtlich einer Verstärkung als eher unkritisch angesehen werden können. Die Ermittlung erfolgt dabei auf der Grundlage von Methoden der Risikobewertung und auf der Basis von realen Schadensdaten an Überbauten von etwa 1.240 Massivbrücken im Zuge der Bundesfernstraßen. Die Risikobewertung erfolgte zum einen anhand von Ausmaß-Häufigkeits-Diagrammen unter Berücksichtigung von Risikomatrizen, zum anderen anhand von Risikozahlen, jeweils getrennt für die Bewertungsmerkmale der Standsicherheit und der Dauerhaftigkeit.

An approach to evaluate the strengthening requirement of concrete bridges - Evaluation of structural and damage data using methods of the risk assessment
Due to the condition of the bridges and the constantly increasing traffic load, there is an enormous need for bridge strengthening relevant to bearing capacity in addition to the replacement construction. Therefore, the available financial resources for the maintenance of the bridge stock and for the maintenance of a functioning infrastructure must be used efficiently and effectively within the maintenance management. The presented approach to determine the basic strengthening requirement of concrete bridges provides a further feature for the decision-making which bridge categories require a strengthening and which bridges can be considered as rather uncritical with regard to a strengthening. The determination is made on the basis of risk assessment methods and on the basis of real damage data on superstructures of about 1,240 concrete bridges in the course of federal trunk roads. The risk assessment was carried out on the one hand by using level-frequency diagrams, considering the risk matrices, and on the other hand by using risk numbers, each separately for the assessment attribute of stability and durability.

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Mucha, Rainer; Welsch, Torsten; Schnellenbach-Held, MartinaExperimentelle Untersuchungen zu lochrandgestützten Flachdecken mit DurchstanzbewehrungBeton- und Stahlbetonbau4/2020290-299Aufsätze

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Held zur Vollendung des 60. Lebensjahres gewidmet
Zur Vermeidung eines Durchstanzversagens konventionell gelagerter Flachdecken wurden in den vergangenen Jahrzehnten auf Grundlage umfangreicher experimenteller Untersuchungen verschiedene Bemessungskonzepte erarbeitet und in Regelwerken verankert. Flachdecken mit einer Lochrandstützung und der damit verbundenen reduzierten Lasteinleitungsfläche fanden in diesen Bemessungskonzepten bislang keine Berücksichtigung. Vorangegangene experimentelle und numerische Untersuchungen zeigten das unterschiedliche Tragverhalten von Vollplatten und lochrandgestützten Platten. Es wurde festgestellt, dass infolge dieser Unterschiede im Rahmen der normativen Nachweisführung die Durchstanztragfähigkeit in Abhängigkeit von der konstruktiven Durchbildung der Anschlussstelle Stütze-Flachdecke überschätzt werden kann. Aus den Untersuchungsergebnissen resultierte die Fragestellung, welche traglaststeigernde Wirkung durch den Einbau von Durchstanzbewehrung bei lochrandgestützten Platten mit kleiner Lasteinleitungsfläche erzielt werden kann. Zur Untersuchung dieser Frage wurde anknüpfend an die vorangegangenen Versuche an einem Plattenausschnitt mit einer Durchstanzbewehrung aus Dübelleisten ein Tastversuch durchgeführt. Nachfolgend wird über die Ergebnisse dieses Versuchs berichtet und ein Vergleich mit den Resultaten der vorangegangenen Untersuchungen vorgenommen.

Experimental investigation on a hole edge supported slab with punching shear reinforcement
In order to prevent the punching of conventional flat slabs, various design concepts resting upon numerous experiments have been developed and enshrined in design codes. Hole edge supported flat slabs with a small load application area have not been considered in these design codes. Previous experimental and numerical investigations showed the different load bearing behavior of conventional flat slabs and hole edge supported flat slabs with a small load application area. It was found that, resulting from these differences and depending on the kind of hole edge support, the punching shear capacity of hole edge supported flat slabs is possibly overestimated when using existing design codes. Linked to this the question raised how the use of punching shear reinforcement will lead to an increased punching shear capacity of hole edge supported slabs. In order to answer this question, a tentative test analogous to previous experiments was carried out on a flat slab specimen with punching shear reinforcement in the form of stud rails. In the following, the results of this test are reported and compared to the findings of the previous investigations.

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Zahn, Franz A.; Gritsch, SimonAussteifung von Gebäuden - Einfluss der Modellierung des Kellergeschosses auf die Schnittkräfte und Verformungen von aussteifenden StahlbetonwändenBeton- und Stahlbetonbau4/2020300-311Aufsätze

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wird der Einfluss der Modellierung des Kellergeschosses auf die Querkraft und die Verformungen von im Kellergeschoss eingespannten Stahlbeton-Aussteifungswänden untersucht. Der Querkraftverlauf der Wand und die Verschiebung am Kopf der Wand werden mit den entsprechenden, am vereinfachten Kragwandmodell ermittelten Werten verglichen, bei dem die Wand auf Höhe der Kellerdecke voll eingespannt ist und die Weiterleitung der Schnittkräfte im Kellergeschoss nicht näher betrachtet wird. Für die Berücksichtigung des Kellergeschosses wird zunächst eine gelenkige Festhaltung durch die Kellerdecke und die Bodenplatte betrachtet, wodurch sich eine unrealistisch große Wandquerkraft im Kellergeschoss ergibt. Danach wird ein verfeinertes Modell mit Teileinspannung in der Bodenplatte und nachgiebiger Halterung durch die Kellerdecke untersucht. Es werden Empfehlungswerte für die Federkonstante der Drehfeder auf Höhe der Bodenplatte und der horizontalen Translationsfeder auf Höhe der Kellerdecke angegeben, die in der Praxis Anwendung finden können. Es wird besonders der Frage nachgegangen, welche Einflüsse die Berücksichtigung des Kellergeschosses bei der Erdbebenbemessung der Aussteifungswände hat. Dabei wird einerseits die Systemsteifigkeit, von der die Erdbebenersatzlasten abhängen, und andererseits die mögliche Verschiebungsduktilität, von der der mögliche Verhaltensbeiwert q abhängt, betrachtet.

Lateral Bracing of Buildings with a Basement - Influence on the Stress Resultants and Deformations of Reinforced Concrete Bracing Walls when including the Basement in the Mechanical Model
This paper presents an investigation of the influence on the shear force distribution and on the displacements of reinforced concrete bracing walls continuous through a basement, when modelling these walls. The shear forces and displacements are compared with those obtained when simplifying the wall by a cantilever with full fixity at the top of the basement, ignoring the transfer of shear force and bending moment into the basement. First, the influence of the basement is modelled by hinged connections between the wall and the base slab and the floor diaphragm above the basement, respectively. This will result in an unrealistically large wall shear force in the basement. Then, the flexural restraint of the wall by the base plate, and the lateral compliance of the floor diaphragm are modelled by a rotational spring and a lateral spring at those levels. Recommendations are given for reasonable values of the spring constants for practical design purposes. Special attention is given to the way in which including the basement in the mechanical model of such walls will influence aspects of their seismic design. Such aspects are the rigidity of the bracing system which influences the lateral earthquake loads, and the displacement ductility factor which influences the maximum admissible behaviour factor q.

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Fingerloos, Frank; Gehlen, ChristophWas bedeutet die "geplante Nutzungsdauer" im Konzept der Dauerhaftigkeitsbemessung bei Parkbauten?Beton- und Stahlbetonbau4/2020312-323Berichte

Kurzfassung

Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und der Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken werden seit einigen Jahren im Rahmen von nationalen und internationalen Forschungsarbeiten leistungsbezogene (“performancebasierte”) Konzepte zur differenzierteren Abschätzung des Bauteilwiderstands (Betondichtheit und Betondeckung) unter verschiedenen Umgebungsbedingungen entwickelt und auch schon in einzelnen Bauprojekten erprobt. In diesem Beitrag geht es darum, auf den aktuellen Stand der Wissenschaft - z. T. auch Stand der Technik - einzugehen und auf Chancen und Risiken bei der Anwendung leistungsbezogener Dauerhaftigkeitskonzepte aufmerksam zu machen. Beispielhaft werden die deskriptiven Festlegungen nach aktuellem Stand der Normung in Deutschland und die leistungsbezogene Festlegung des Bauteilwiderstands am Beispiel der chloridinduzierten Bewehrungskorrosion (XD-Exposition) gegenübergestellt und detailliert erläutert.
Darüber hinaus wird der aktuelle Wissensstand zur Korrosionsintensität von Betonstahlbewehrung in Rissen zusammengefasst, in die über maximal eine Wintersaison Chloride aus Tausalz eingedrungen sind. Diese Frage ist essenziell für die Stahlbetonbauweisen in Parkbauten mit und ohne Oberflächenschutzsystemen und wurde auch im DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” aufgegriffen.

What means “Design Service Life” in the durability concept of car parks?
For years national and international research works on performance-based durability design concepts have been performed to improve economy and durability of concrete structures with a differentiated estimation of member resistance (solidity and cover of concrete) under different environmental conditions. First concepts already have been tested on specific projects.
The present state of science - partly state of the art - and the chances and risks by using performance-based durability design concepts are presented in this article. As an example the descriptive requirements according to the present German standards and the performance based design of the resistance against chloride induced corrosion (XD-exposition) are compared and explained in detail.
Furthermore the present knowledge of the corrosion intensity of reinforcing steel in cracks is summarised, in which chlorides were penetrated during one winter saison. This question is essential for reinforced concrete structures in car parks with and without surface protection systems. This is also a topic in the DBV-Guide-to-Good-Practice “Multi-storey and Underground Car Parks”.

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Stracke, Julia; Kepplin, RagnaDer BIM-Prozess in der TragwerksplanungBeton- und Stahlbetonbau4/2020324-331Berichte

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Held zur Vollendung des 60. Lebensjahrs gewidmet
Im Zusammenhang mit der fortschreitenden Einführung von Building Information Modeling (BIM) in Deutschland werden im vorliegenden Beitrag die Auswirkungen auf die Arbeitsprozesse in der Tragwerksplanung untersucht. Die Planungsschritte, wie aus der HOAI bekannt, können den Abläufen bei BIM-Projekten zugeordnet und durch zusätzliche Leistungen ergänzt werden. Es zeigt sich aber eine Verschiebung des Aufwands in die frühen Leistungsphasen. Inwieweit sich für den Tragwerksplaner durch die BIM-Methode ein Mehraufwand oder ein Mehrwert ergibt, hängt im Wesentlichen vom Beauftragungsumfang, von der eingesetzten Software und von der Kompatibilität der Schnittstellen ab. Des Weiteren wird untersucht, welchen Einfluss BIM auf die statische Berechnung selbst hat. Das Vorhandensein eines 3D-Fachmodells der Tragwerksplanung führt häufig zu der Erwartung, dass die statische Berechnung auf Basis dieses Modells ebenfalls als 3D-Statik durchgeführt wird. Dies ist aber im Zusammenhang mit BIM nicht zwingend erforderlich. Eine 2D-Positionsstatik lässt sich gleichermaßen gut in den BIM-Prozess integrieren. Ob eine 2D- oder eine 3D-Statik gewählt wird, muss der Tragwerksplaner unabhängig von BIM vielmehr in Abhängigkeit vom individuellen Projekt und von der damit verbundenen Bemessungsaufgabe entscheiden.

The BIM-method applied to the engineering structure process
In the context of the progressive implementation of Building Information Modeling (BIM) in Germany, the present contribution analyses the effects on the processes in the engineering structure planning. The planning steps according to HOAI can be assigned to the processes in BIM projects and supplemented by additional services. However, it shows a shift of effort in the early stages of work. The extent to which the BIM method adds extra work or added value to the structural engineer depends largely on the scope of the assignment, the software used and the compatibility of the interfaces. Furthermore, it is examined which influence BIM has on the static calculation itself. The presence of a 3D model of the structural design often leads to the expectation that the structural analyses based on this model will also be performed as 3D-analyses. However, this is not absolutely necessary in connection with BIM. A 2D calculation can be integrated equally well into the BIM process. The choice between 2D and 3D structural analyses depends on project features and the associated design task, but not on using of the BIM method.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 4/2020Beton- und Stahlbetonbau4/2020333-338Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
Zum 75. Geburtstag von Herrn Ministerialrat a.D. Dipl.-Ing. Joachim Naumann

Nachrichten:
Umwelttechnologiemesse IFAT in München: Für noch mehr Kreislaufwirtschaft im Bausektor
Die besten Arbeiten aus dem Wettbewerb “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft” stehen fest!
Projektmanagement und Gebäudebetrieb mit BIM
Neuauflage von FBS-Fachinformationen: FBS überarbeitet Richtlinien zum Einbau und zur Dichtheitsprüfung grundlegend

Firmen und Verbände:
Informationen aus erster Hand zu einem immer wichtiger werdenden Bereich der Bauwirtschaft

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau4/2020339-340Veranstaltungskalender

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Soft ground Shield Tunnelling: Variable Density TechnologyGeomechanics and Tunnelling4/2020Cover Pictures

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For the expansion of the world's largest copper ore mine El Teniente in Chile, two new access tunnels with a diameter of 8 m and a length of about 9 km will be built and the underground network will be extended by 21 km. To secure the tunnels, DSI Underground Chile supplied, among other things, a special anchoring system providing protection against rock outburst (see page 431). (Photo: DSI Underground)
Zur Erweiterung des weltgrößten Kupfererzbergwerks El Teniente in Chile werden zwei neue, rund 9 km lange Zugangstunnel mit einem Durchmesser von 8 m gebaut und das untertägige Streckennetz um 21 km erweitert. Für die Sicherung der Tunnel lieferte DSI Underground Chile u.a. ein spezielles Verankerungssystem, das Schutz vor Gesteinsschlägen bietet (s. Seite 431). (Foto: DSI Underground)

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Content: Geomechanics and Tunnelling 4/2020Geomechanics and Tunnelling4/2020Contents

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Maidl, Ulrich; Thewes, Markus; Stascheit, JanoschSoft ground Shield Tunnelling: Variable Density Technology / Schildvortrieb im Lockergestein: Variable Density TechnologieGeomechanics and Tunnelling4/2020346Editorials

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News: Geomechanics and Tunnelling 4/2020Geomechanics and Tunnelling4/2020347-357News

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Final breakthrough in the Koralm tunnel - Finaler Durchschlag im Koralmtunnel geschafft
Breakthrough in the exploratory tunnel of the BBT - Durchschlag beim Erkundungsstollens des BBT
Ground breaking at the airport tunnel - Symbolischer Anschlag für den Flughafentunnel
Breakthrough for Europe's largest TBM - Durchbruch für Europas größte TBM
BLS refurbischs Lötschberg base tunnel after water ingress - BLS saniert Lötschberg-Basistunnel nach Wassereintritt
Züblin and Hochtief handover the M4 metro line in Copenhagen - Züblin und Hochtief übergeben Metro-Linie M4 in Kopenhagen
Out-of-court agreement on the project North-South-Stadtbahn Cologne - Außergerichtliche Einigung beim Projekt Nord-Süd-Stadtbahn Köln
Conference on Sprayed Concrete 2021 - Spritzbeton-Tagung 2021
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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Weiner, Thorsten; Thewes, MarkusDispersion in slurry shield tunnelling / Dispergierung beim HydroschildvortriebGeomechanics and Tunnelling4/2020361-371Topics

Kurzfassung

In this contribution the relevance of dispersion for tunnel construction will be demonstrated on the basis of project experience and an exemplary economic consideration. The authors recommend application of the recently developed test for the prediction of dispersion as well as more intensive use of the corresponding contractual mechanism.
In diesem Beitrag soll anhand von Projekterfahrungen sowie einer beispielhaften ökonomischen Betrachtung die Relevanz der Dispergierung für die Tunnelbaupraxis herausgestellt werden. Die Autoren empfehlen, den vor kurzem entwickelten Versuch zur Prognose der Dispergierung sowie den zugehörigen vertraglichen Mechanismus verstärkt anzuwenden.

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Zizka, Zdenek; Kube, Sebastian; Schößer, Britta; Thewes, MarkusInfluence of stagnation gradient for face support calculation in Slurry Shield Tunnelling - Type of slurry pressure transfer mechanism expressed in terms of stagnation gradient fs0Geomechanics and Tunnelling4/2020372-381Topics

Kurzfassung

In slurry shield tunnelling, a reliable face support is presumed if a sufficient support pressure is transferred and the slurry excess pressure provides efficient support pressure on the soil skeleton. The required support pressure is calculated in reference to the groundwater pressure and the earth pressure. In this paper, the sliding wedge mechanism is applied. To ensure face stability, the support pressure transfer needs to be provided within the theoretical sliding wedge at the tunnel face. Therefore, the penetration depth of the bentonite suspension as a support medium has to be kept within limits. Research shows that certain penetration is required.
The stagnation gradient defines the relation of the support pressure and the penetration depth of the suspension. The gradient has a described minimum, but also an undefined but existing maximum. The German standard DIN 4126 describes two cases for the minimum at each trench depth: Either the pressure losses due to the pressure acting outside the sliding wedge are less than 5 % or the stagnation gradient is at least 200 kN/m3. If the supporting pressure gradient is below 200 kN/m3, DIN 4126 defines rough reduction factors. For a more precise observation of the stagnation gradient, this paper presents a detailed supplement to the DIN 4126 approach taking the tunnel diameter and the angle of the sliding wedge into account. The aim is to determine the minimum recommended stagnation gradient for which no increase of the slurry excess pressure is necessary due to too deep penetration.

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Gilgen, Samuel; Weh, MarkusEppenberg tunnel: Hydroshield TBM drive in highly permeable soils above the groundwater table - Unexpected problems and their solution / Hydroschildvortrieb über dem Grundwasserspiegel in hoch durchlässigen Schottern am Eppenbergtunnel - Unerwartete Probleme und ihre LösungGeomechanics and Tunnelling4/2020382-398Topics

Kurzfassung

As part of the four-track improvement of the Zurich-Berne line near Aarau, the 3.1 km long Eppenberg Tunnel was bored using a multi-mode TBM. This involved driving more than 700 m in highly permeable soils, mostly above the groundwater table. The hydroshield drive was confronted with considerable problems. The static yield point of the bentonite slurry repeatedly fell below the critical limit of 10 N/m2, despite its frequent replacement. As a result, large quantities of slurry penetrated into the ground and large quantities had to be replaced. In addition, significant additional grout quantities were repeatedly observed for the filling of the annular gap. A systematic and analytical approach in cooperation with all parties involved made it possible to determine the behaviour of the system. Problems started with highly permeable open-framework gravel layers, which permitted the slurry to penetrate far into the ground. This resulted in overbreak in the crown and local underpressure of the slurry with respect to the grout around the shield. Consequently, the annular gap grout flowed past the shield tail seal and destroyed the thixotropic properties of the slurry by adding free Ca cations. The slurry became unusable and had to be replaced. An extensive set of measures finally made it possible to solve the problems and safely bring the excavation to breakthrough.
Für den vierspurigen Ausbau der Strecke Zürich-Olten bei Aarau, wurde der 3, 1 km lange Eppenbergtunnel mit einer Multi-Mode-Tunnelvortriebsmaschine vorgetrieben. Dabei waren über 700 m im hoch durchlässigen Schotter und größtenteils über dem Grundwasserspiegel auszubrechen. Der Hydroschildvortrieb war mit erheblichen Problemen konfrontiert. Die statische Fließgrenze der Bentonitsuspension sank trotz häufiger Suspensionswechsel immer wieder unter die kritische Grenze von 10 N/m2. Dadurch flossen große Mengen an Suspension in den Baugrund ab, die ersetzt werden mussten, und es wurden häufig deutliche höhere Verpressmengen beim Ringspaltmörtel benötigt. Mit einem systematischen und analytischen Vorgehen gelang es, eine Erklärung für die Ursache der instabilen Suspension zu finden. Ausgangspunkt sind hoch durchlässige Rollkieslagen (Open-Framework-Gravel-Lagen), in denen die Suspension weit in den Baugrund eindringt, sich ein Überprofil entwickelt und sich ein lokaler Unterdruck in der Suspension in Relation zum Ringspaltmörtel über dem Schild einstellt. In der Folge überströmt der Ringspaltmörtel die Schildschwanzdichtung, mischt sich mit der Suspension, führt zu einem Kationentausch im Bentonit und damit zum Verlust der thixotropen Eigenschaften. Die Suspension verliert den Bentonit, wird dadurch unbrauchbar und muss getauscht werden. Durch ein umfangreiches Maßnahmenpaket konnte Ausbruch sicher bis zum Durchschlag zu Ende geführt werden.

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Bäppler, Karin; Strässer, MichaelForrestfield Airport Link Project - Challenges and TBM solutionGeomechanics and Tunnelling4/2020401-405Topics

Kurzfassung

A large number of successfully completed tunnelling projects in sensitive environments and airport areas show the highest technical and quality standards of mechanized tunnelling technology, mastering project challenges and individual tasks in the interest of customers, clients and the environment. The Forrestfield Airport Link, currently under construction in Perth, Australia, is one of these projects tackling challenges in an airport area sensitive to any kind of settlement and subsurface conditions. The paper highlights the project challenges that require a well-adapted TBM concept and experience with the use of variable density TBM technology from the manufacturer's point of view.

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Hegemann, Felix; Stascheit, Janosch; Maidl, UlrichDigitalisation and IoT in mechanised tunnelling - an integral approach / Digitalisierung und IoT im maschinellen Tunnelbau - Ein integraler AnsatzGeomechanics and Tunnelling4/2020406-420Topics

Kurzfassung

The article presents a platform approach, in which the almost complete linking of machine data analysis, Building Information Modelling, document management system and digital ground models can be carried out in real time during a mechanised tunnel drive. All processes of mechanised tunnelling are digitalised and further processed in various applications in real time. The subsequent examples should demonstrate that there are now practically no application limits to the digitalisation of tunnel construction sites. Furthermore the potential and limits of artificial intelligence and machine learning are presented.
Im Beitrag wird ein Plattformansatz vorgestellt, in dem die nahezu vollständige Verknüpfung von Maschinendatenauswertung, Building Information Modelling, Dokumentenmanagementsystemen und digitalen Baugrundmodellen im maschinellen Tunnelbau vortriebsbegleitend und in Echtzeit durchgeführt werden kann. Sämtliche Prozessdaten des maschinellen Vortriebs werden digitalisiert und in verschiedenen Anwendungen in Echtzeit weiterverarbeitet. An den folgenden Beispielen soll dargelegt werden, dass für die Digitalisierung von Tunnelbaustellen praktisch keine Anwendungsgrenzen mehr bestehen. Darüber hinaus werden die Möglichkeiten und Grenzen von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen vorgestellt.

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Lühr, Hans-PeterGeomembranes for tunnel constructions - Applications, properties and release of pollutantsGeomechanics and Tunnelling4/2020421-430Topics

Kurzfassung

The sealing of tunnel walls involves the use of membranes which, depending on the situation, are constantly exposed to the leaching action of groundwater, or of water emanating from the surrounding rock. In terms of ecological product compatibility, the question arises as to whether pollutants may be released in the process. Various geomembranes are examined in more detail and subjected to an evaluation system. It emerges that in particular geomembranes with especially worrying components such as phthalates should generally be kept away from the environment for precautionary reasons, even though some phthalate plasticisers have not yet been evaluated by the EU. Phthalates are characterised by the fact that they are released from the membranes in considerable quantities.

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DSI Underground support means secure new tunnels of the world's largest copper mine / DSI Underground Stützmittel sichern neue Tunnel des weltgrößten KupferbergwerksGeomechanics and Tunnelling4/2020431-432Site Reports

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The Nebolex Cube - compact supply unit for water mist / Der Nebolex-Cube - kompakte Versorgungseinheit für WassernebelGeomechanics and Tunnelling4/2020432-433Product Information

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Diary of Events: Geomechanics and Tunnelling 4/2020Geomechanics and Tunnelling4/2020434Diary of Events

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Titelbild: geotechnik 4/2020geotechnik4/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Bei den Baugrunderkundungen für den 245 m hohen Elbtower, der in der HafenCity in Hamburg errichtet wird, stellte sich heraus, dass der Neubau im Bereich eines Kreuzungsbereichs von eiszeitlichen Rinnen zu gründen ist, in dem eine heterogene Baugrundschichtung bis wahrscheinlich rund 200 m unter Gelände vorzufinden ist. Ziel ist es, die Bauwerkslasten aus dem Turm bis in die tiefliegenden Schichten unterhalb der anstehenden, setzungsrelevanten Tone und Schluffe zu leiten. Zur Ermittlung von Pfahlsetzungen und -tragfähigkeiten erfolgten Probebelastungen mit Bohrpfählen unterschiedlicher Längen. Dabei konnten für die langen Pfahle Tragfähigkeiten von über 60 MN nachgewiesen werden (© BAUER Gruppe. Beitrag S. 318)

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Inhalt: geotechnik 4/2020geotechnik4/2020Inhalt

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Kayser, JanDaten - das neue Gold auch in der Geotechnik?geotechnik4/2020223Editorials

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