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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Beton- und Stahlbetonbau aktuell 2/2017Beton- und Stahlbetonbau2/2017125-126Beton- und Stahlbetonbau aktuell

Kurzfassung


Persönliches:
Nachruf auf Dr.-Ing. Martin Zink

Nachrichten: Digitale Transformation der Bauindustrie: Deutschland holt nach Fehlstart auf
Staatssekretärin Iris Gleicke überreicht die Preise im Wettbewerb “Auf IT gebaut”
First announcement and call for papers: FIBRE CONCRETE 2017 (FRC, TRC, UHPC)

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Beton Kalender 2017: Spannbeton und Spezialbetone, ca. 400 Seiten Normen und Richtlinien inklusiveBeton- und Stahlbetonbau2/2017127Bücher

Kurzfassung

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Schmitz, ChristophBrücken und Tunnel der Bundesfernstraßen 2016Beton- und Stahlbetonbau2/2017128Bücher

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau2/2017129-130Veranstaltungskalender

Kurzfassung

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Content: Geomechanics and Tunnelling 2/2017Geomechanics and Tunnelling2/2017Inhalt

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Leger, ManfredStuttgart-Ulm rail project / Bahnprojekt Stuttgart-UlmGeomechanics and Tunnelling2/2017106Editorials

Kurzfassung

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News: Geomechanics and Tunnelling 2/2017Geomechanics and Tunnelling2/2017108-118News

Kurzfassung

Asfinag invests EUR 1.2 billion / Asfinag investiert 1,2 Mrd. Euro
Assembly of the TBM for the Bözberg Tunnel / Montage der TVM für den Bözbergtunnel
Last block concreted in the Ceneri Base Tunnel / Letzter Betonblock im Ceneri-Basistunnel betoniert
Part section of the urban transit line U5 in Frankfurt awarded / Teilabschnitt der Stadtbahnlinie U5 in Frankfurt vergeben
Freiburg regional council awards the Herrschaftsbuck Tunnel / Regierungspräsidium Freiburg vergibt Herrschaftsbucktunnel
Zuidasdok transport project in Amsterdam awarded / Verkehrsprojekt Zuidasdok in Amsterdam vergeben
Implenia wins contract on the Stockholm bypass E4 / Implenia erhält Los der Stockholmer Stadtumfahrung E4
Austrian consortium takes over tunnelling for GKI / Österreichisches Baukonsortium übernimmt Tunnelvortrieb für GKI
ILF to design the operational and safety systems for tunnels on the A44 / ILF plant die betriebs- und sicherheitstechnische Ausrüstung für Tunnel an der A44
Femern A/S answers 12,600 objections / Femern A/S übermittelt Antworten auf 12.600 Einwendungen
Atlas Copco takes over Erkat / Atlas Copco übernimmt Erkat
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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Schubert, Peter; Joham, Kurt; Bauer, ManfredOptimisation of the TBM drive at the Boßler Tunnel using the observation method and an incremental design and contract development process / Optimierung der TVM-Fahrt am Boßlertunnel durch Anwendung der Beobachtungsmethode und eines inkrementellen Planungs- und VertragsentwicklungsprozessesGeomechanics and Tunnelling2/2017123-134Topics

Kurzfassung

The 8.8 km long Boßler Tunnel was tendered in 2012 as a NATM tunnel, although a variant with a tunnel boring machine (TBM) was permitted for the first 2,800 m of the tunnel from the north side. The joint venture Tunnel Albaufstieg ATA won the contract in a negotiation process with the variant TBM for the first 2,800 m. Out of the conviction that a large part of the Boßler Tunnel should be feasible for a TBM, the ATA made an optimisation proposal, according to which extensive additional investigation should be undertaken in the preceding NATM tunnel and to demonstrate the feasibility of extended TBM operation. This concept was successively implemented, with a 55 m deep investigation shaft being sunk and a 20 m long investigation tunnel excavated. The investigations brought the hoped-for improved estimation of the rock mass behaviour and finally convinced all those responsible for the project (client and the contractor) that a TBM drive along the entire length of the tunnel was feasible. This procedure demanded extreme flexibility from all parties involved since the design work mostly had to be undertaken at the last minute.
Der 8, 8 km lange Boßlertunnel wurde 2012 in Spritzbetonbauweise ausgeschrieben. Für die ersten 2.800 m Tunnel von der Nordseite war auch eine Variante mit einer Tunnelvortriebsmaschine (TVM) zugelassen. Die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Albaufstieg ATA gewann das Projekt in einem Verhandlungsverfahren mit der Variante TVM für die ersten 2.800 m. Aus der Überzeugung heraus, dass große Teile des Boßlertunnels mit TVM machbar sein sollten, machte die ATA ein Optimierungsangebot, nach dem in den vorlaufenden Spritzbetonvortrieben umfangreiche zusätzliche Erkundungen gemacht werden sollten und damit ein Nachweis für die Machbarkeit der erweiterten TVM erbracht werden sollte. Dieses Konzept wurde sukzessive umgesetzt. Dabei wurden auch zusätzlich ein 55 m tiefer Erkundungsschacht und ein 20 m langer Erkundungsstollen abgeteuft. Die Erkundungen brachten die erhoffte bessere Einschätzung des Gebirgsverhaltens und schließlich die gemeinsame Überzeugung der Projektverantwortlichen des AG und AN, dass eine TVM-Fahrt über die gesamte Länge des Tunnels machbar ist. Diese Vorgangsweise erforderte extreme Flexibilität von allen Projektbeteiligten, da die Planungsgrundlagen meist erst in letzter Minute bereitgestellt werden konnten.

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Voringer, Jürgen; Zenz, Reinhard; Meyer, Anna-Maria; Strauss, Armin; Hofmann, ArnoExperience with the TBM drive through clay rocks with low strength in the Boßler Tunnel / Erfahrungen mit der TVM-Fahrt durch Tongesteine mit geringen Festigkeiten im BoßlertunnelGeomechanics and Tunnelling2/2017135-144Topics

Kurzfassung

The Tunnel Albaufstieg consortium won the contract with an alternative proposal to drive a section about 2.8 km long of the 8.8 km long Boßler Tunnel with a tunnel boring machine (TBM). The next section, where squeezing conditions were forecast, was to be tunnelled by the shotcrete method according to the tender documents. Manifold and extensive additional investigations delivered the basis for the extension of the TBM drive along the entire length of the Boßler Tunnels. The driving of the section through the Aalenian 1 geology was problem free due to the low strengths and good cuttability of the rock mass combined with its impermeability. The next section in the intercalation of claystone and sandstone of the Aalenian 2 was much more differentiated but managable. The breakthrough of the east bore of the Boßler Tunnel confirms to the responsible people for the client and contractor that the decision to follow the aim of consistent mechanised tunnelling had been correct.
Die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Albaufstieg wurde mit einem Nebenangebot beauftragt, das vorsah, von dem rund 8,8 km langen Boßlertunnel eine Strecke von ca. 2,8 km mit einer Tunnelvortriebsmaschine (TVM) aufzufahren. Die daran anschließende mit druckhaften Gebirgsverhältnissen prognostizierte Strecke war nach den Vorgaben der Ausschreibung in Spritzbetonbauweise aufzufahren. Mannigfaltige und in großem Umfang durchgeführte Zusatzerkundungen lieferten die Basis, die TVM-Fahrt über die annähernd gesamte Tunnellänge des Boßlertunnels zu erstrecken. Das Auffahren des im sogenannten Aalenium 1 liegenden Vortriebsabschnitts war aufgrund der geringen Festigkeiten und der guten Lösbarkeit des Gebirges in Verbindung mit der Wasserundurchlässigkeit unproblematisch. Wesentlich differenzierter, aber dennoch gut beherrschbar, gestalteten sich die Vortriebsarbeiten in den anschließenden Wechselfolgen von Ton- und Sandstein des sogenannten Aalenium 2. Der bereits erfolgte TVM-Durchschlag der Oströhre des Boßlertunnels bestätigt den Projektverantwortlichen des Auftraggebers und des Auftragnehmers, dass es die richtige Entscheidung war, das Ziel einer durchgängigen TVM-Fahrt konsequent zu verfolgen.

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Goldberger, Harald; Esslinger, Christoph; Lützerath, Thomas; Müller, Jörg Rainer; Galli, MarioWhy were 800 m of the Boßler Tunnel built twice? - TBM passing a shotcrete section / Warum wurde der Boßlertunnel auf 800 m zweimal gebaut? - Durchfahrt einer TVM durch eine SpritzbetonstreckeGeomechanics and Tunnelling2/2017145-159Topics

Kurzfassung

Impermeable tunnels are usually built conventionally with drill and blast or excavators followed by an inner lining or by mechanized tunnelling method with a segment lining. A combination of both methods on certain sections is commonly used for large tunnels due to geological and geotechnical considerations. The construction of the same section with both methods is not common and seems bizarre.
However, this is exactly what happened at the 8.8 km Boßler Tunnel, part of the new high-speed line Wendlingen-Ulm. Due to a section of about 800 m built by drill and blast as well as geological explorations, the mechanized tunnel drive could be extended. So a solution had to be developed to enable the TBM to pass through the existing tunnel. Design, economic, contractual and technical issues were considered to obtain the best solution: the TBM passed through the existing shotcrete section cutting replacement soil, followed by the installation of precast tunnel segments.
Vereinfacht dargestellt werden tunnelbautechnische Lösungen im Fall druckwasserhaltender Tunnel entweder im konventionellen Vortrieb mittels Spreng- oder Baggervortrieb mit Spritzbetonaußenschale und Betoninnenschale oder im maschinellen Vortrieb mittels Tunnelvortriebsmaschine (TVM) mit gedichtetem Tübbingausbau realisiert. Die kombinierte Bauweise eines Tunnels in Spreng- und Maschinenvortrieb ergibt sich i. d. R. bei langen Tunneln mit signifikanten geologisch-geotechnischen Einschränkungen. Die zweifache Herstellung desselben Streckenabschnitts unter Verwendung unterschiedlicher Bauweisen erscheint sonderbar und nicht alltäglich.
Beim 8,8 km langen Boßlertunnel der Neubaustrecke Wendlingen-Ulm ist aber gerade dies geschehen: Ein bereits konventionell aufgefahrener ca. 800 m langer Streckenabschnitt sowie weiterführende Erkundungsmaßnahmen ermöglichten aufgrund neuer geologischer Erkenntnisgewinne die weitere Erstreckung des TVM-Vortriebs über das ursprüngliche Soll hinaus. Jedoch musste hierfür eine Lösung gefunden werden, die TVM durch den bereits hergestellten Streckenabschnitt zu bringen. Planerisch, wirtschaftlich, vertragstechnisch sowie bautechnisch mussten diverse Szenarien unter vollem ingenieurtechnischen Einsatz aller am Projekt Beteiligten erörtert werden, um am Ende die beste - und schließlich erfolgreiche - Lösung zu erhalten: Die Durchfahrt einer TVM im Vortrieb durch einen bereits in Spritzbetonbauweise aufgefahrenen Bereich mit Ersatzboden und nachfolgender Tübbingauskleidung.

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Atzl, Georg; Soranzo, Enrico; Mihaylov, Vladislav; Hochgatterer, BernhardSpecial segments at the cross passages in the Filder Tunnel - Interpretation of the data from monitoring segments / Sondertübbinge im Bereich der Verbindungsbauwerke im Fildertunnel - Interpretation der Messergebnisse der MesstübbingeGeomechanics and Tunnelling2/2017160-176Topics

Kurzfassung

The 9, 468 m long twin-bored Fildertunnel is the longest railway tunnel of the Stuttgart 21 project. The maximum overburden is approximately 220 m, the tunnel tubes lie up to 60 m below the water table and the distance between the cross-passages is approximately 500 m. The precast concrete segments for the mechanised excavation of the Fildertunnel are equipped with measuring devices in proximity of the cross-passages to assess the lining strains prior to the construction of the cross-passages and to serve as a basis for the further design. The lining stresses are derived by applying an appropriate calculation method, which transforms the measured strains into material stresses, hence achieving the active load configuration. The strains measured on the outside and inside of the lining with embedded vibrating wire strain gauges are converted into stresses and internal forces, enabling a direct assessment of the internal forces along the entire circumference of the segmental lining. In this article the measurement results in the area of the cross passages 6a and 7a of the Fildertunnel are described and interpreted. The significant internal forces in the segments after their installation and their time development are described, their dependence on influence factors such as self-weight, thrust forces, grout pressure, rock mass and water pressure is discussed and the results are compared to the design calculation.
Der zweiröhrige Fildertunnel ist mit einer Länge von 9.468 m der längste Eisenbahntunnel des Projekts Stuttgart 21. Die maximale Überlagerung beträgt circa 220 m, die Tunnelröhren liegen bis zu 60 m unter dem Grundwasserspiegel und die Verbindungsbauwerke sind in einem Abstand von ca. 500 m angeordnet. Um die Auslastung des Tübbingausbaus und die vorherrschende Belastungssituation vor der Herstellung der Verbindungsbauwerke zu berechnen und fundierte Kenntnisse für die weitere Planung zu erhalten, werden beim TVM-Vortrieb Tübbingsegmente mit Messeinrichtungen (Schwingsaitendehnungsaufnehmer) eingebaut. Die Dehnungsmessungen der berg- und hohlraumseitigen Schwingsaitendehnungsaufnehmer werden in Spannungen umgerechnet. Anhand geeigneter Umrechnungsmethode können die Schnittkräfte aus den ermittelten Spannungen über den gesamten Umfang des Tübbingrings abgebildet werden. Im vorliegenden Beitrag werden die Messergebnisse im Bereich der Verbindungsbauwerke 6a und 7a des Fildertunnels dargestellt und ihre Auswertung präsentiert. Die tatsächlichen Beanspruchungen der Tübbinge nach dem Einbau und die zeitliche Entwicklung der Beanspruchung werden in Abhängigkeit von den Einflussfaktoren Eigengewicht, Vortriebspressenkräfte, Mörtelverpressdruck, Gebirgsdruck und Wasserdruck ermittelt und den Berechnungsergebnissen gegenübergestellt.

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Zimmerer, Martin; Wenger, Philipp; Lienhart, Christoph; Heer, SebastianDesign and construction of the new railway bridge over the River Neckar - Challenges of the foundations / Planung und Bau der neuen Eisenbahnbrücke über den Neckar - Herausforderungen bei der GründungGeomechanics and Tunnelling2/2017177-192Topics

Kurzfassung

As part of the Stuttgart 21 infrastructure project, German Railways is building a four-line railway bridge across the River Neckar in Stuttgart, work started in 2016.
The Neckar railway bridge has an overall length of 345 m and has two abutments and six support axes. The structure crosses rail lines from the urban transit (Stadtbahn), the main trunk road B 10, inner city roads, the Neckar River, pedestrian and cycle ways as well as diverse public and private utilities.
The bridge structure is located within the core mineral water protection zone, with its strict restrictions regarding the permissible depth of penetration into the subsoil and groundwater reservoirs. The mineral water springs lie within the construction site 26 m below the surface as artesian aquifers with an artesian pressure of ca. 10 m above ground level. From a groundwater management perspective, and following a program of five ground investigations and their evaluation, a raft foundation at the mid-level of the lower Keuper, built using cut-and-cover technique with a compressed air caisson, was chosen as the most economical foundation type for the three primary supports.
A further programme of hydrochemical and geomechanical ground investigations was undertaken during the construction design phase. Following an evaluation of these additional ground parameters, it was possible to replace the compressed air caisson with a more economical deep foundation using large diameter piles. A management concept for possible scenarios was needed for the large diameter pile construction to achieve the required consent for exceptions from the ban on ground penetration in the area of the mineral springs.
Im Rahmen des Infrastrukturprojekts Stuttgart 21 errichtet die Deutsche Bahn in Stuttgart seit Anfang 2016 eine viergleisige Eisenbahnbrücke über den Neckar. Die Eisenbahnbrücke hat eine Gesamtlänge von ca. 345 m und führt über zwei Widerlager und sechs Pfeilerachsen.
Das Bauwerk überquert Stadtbahngleise, die Bundesstraße B 10, innerstädtische Straßen, den Neckar, Fuß- und Radwege sowie diverse Leitungen. Das Bauvorhaben liegt in der Kernzone des Stuttgarter Heilquellenschutzgebiets mit strengsten Auflagen hinsichtlich zulässiger Eingriffe in den Baugrund und Grundwasserhaltungen. Die Heilquellen liegen im Baufeld ca. 26 m unter Gelände als artesischer Grundwasserleiter mit einem Druckspiegel von rd. 10 m über Gelände vor.
Als schonendste Gründungsvariante der drei Hauptpfeiler hinsichtlich wasserwirtschaftlicher Aspekte wurde nach Auswertung der ersten fünf Baugrunderkundungsprogramme eine Flachgründung auf den Schichten des Unterkeupers mittels Druckluftgründung in Deckelbauweise angesehen. Im Zuge der Ausführungsplanung wurden die hydrochemischen und bodenmechanischen Eigenschaften des Baugrunds mit einem ergänzenden Erkundungsprogramm untersucht. Nach Auswertung aller zur Verfügung stehenden Erkundungsergebnisse konnte von einer Druckluftgründung auf eine wirtschaftlichere Tiefgründungsvariante mit Großbohrpfählen umgeplant werden. Um eine Genehmigung der erforderlichen Eingriffstiefen in der Kernzone des Heilquellenschutzgebiets zu erhalten, mussten im Vorfeld Handlungskonzepte für unterschiedliche Szenarien bei der Herstellung der Großbohrpfähle ausgearbeitet werden.

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Vardijan, Tomas; Pradel, MichaelThe technical solution for working beneath the protected DB directorate building on the major Stuttgart 21 project / Darstellung der technischen Lösung zur Unterfahrung der denkmalgeschützten DB Direktion im Großprojekt Stuttgart 21Geomechanics and Tunnelling2/2017194-203Topics

Kurzfassung

Built in 1914, the listed Reichsbahn directorate building was formerly used as an administrative building by Deutsche Bahn AG in Stuttgart. The Stuttgart 21 Project requires new tracks from the Feuerbach and Bad Cannstatt Tunnels to be built, which branch off from 4 to 8 tracks in the area beneath the DB directorate. Complete demolition of the directorate building was not possible due to the objection of the listed monument authorities, the city administration, the municipal council of architects and the former building owner Vivico. In view of this the preservation of the main building was specified in the planning decision of 28/01/2005.
In order for the new station to be constructed by cut-and-cover, part of the building had to be secured and underpinned. The design should also take into account two single-track underground rail tunnels beneath the building and newly constructed temporary retaining structures. The temporary works required to distribute the building loads extended over an area of 800 m2, around half of the building footprint, and poses particular constraints on the design and construction approach due to the building preservation order and its inner city proximity.
Das ursprünglich als Reichsbahndirektion 1914 bezogene Gebäude in Stuttgart ist ein, unter Denkmalschutz stehender, ehemaliger Verwaltungsbau der Deutschen Bahn AG. Im Rahmen des Großprojekts Stuttgart 21 verzweigen sich im Bereich unter der DB Direktion die Gleise aus den Tunneln Feuerbach und Bad Cannstatt von 4 auf 8. Da ein vollständiger Abriß gegen den Willen des Denkmalschutzes, der Stadtverwaltung, des Gemeinderates der Architektenschaft und des ursprünglichen Eigentümers Vivico nicht möglich war, wurde im Planfestellungsbeschluß vom 28.01.2005 der Erhalt des Hauptgebäudes festgeschrieben.
Um die Unterquerung des Bahnhofs in offener Bauweise realisieren zu können, musste ein Teil des Gebäudes gesichert und abgefangen werden. Des Weiteren mussten in der Planung zwei unter dem Bauwerk angeordnete eingleisige U-Bahnröhren und neu zu erstellende Verbauwände berücksichtigt werden. Die Teilunterfangung umfasst mit 800 m2 rund die Hälfte der Gebäudefläche und stellt hinsichtlich des bestehenden Denkmalschutzes und der innerstädtischen Schnittstellen besondere Anforderungen an die Planung und Bauausführung.

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Wittke, Walter; Wittke, Martin; Erichsen, Claus; Wittke-Schmitt, Bettina; Wittke-Gattermann, Patricia; Schmitt, DieterAJRM as basis for design and construction of more than 70 km of tunnels of the Railway Project Stuttgart-UlmGeomechanics and Tunnelling2/2017204-211Topics

Kurzfassung

The tunnels of the railway project Stuttgart-Ulm are located in sedimentary rock of the Keuper Formation, the Black Jurassic, the Brown Jurassic and the White Jurassic formation. The two longest tunnels are excavated by tunnel boring machine over most of their length. The remaining tunnels, which the authors are involved in, are excavated by conventional tunnelling. All tunnels are designed on the basis of the AJRM-method. This method is based on an anisotropic, elasto-viscoplastic model for jointed rock and corresponding FE-software, which has been extended to seepage and swelling. The method has been applied to practical projects for the last 40 years. By means of rock mechanical test programs and back-analyses of projects in a variety of rocks, the reliability of the predictions is quite high and the application leads to safe and economic solutions.
Special emphasis is given to tunnels located in swelling gypsum Keuper. The phenomena of swelling and leaching are described and a swelling model is outlined. The evaluation of the rock mechanical parameters and a method of analyses are explained. On this basis, the design principles and package of measures applied for the tunnels located in anhydrite-bearing rock are described. Some important aspects with regards to tunnelling in leached Gypsum Keuper and in the other Keuper layers as well as the Black Jurassic are addressed. For the 8.8 km long Boßler Tunnel, located in the Brown and White Jurassic, for an approx. 900 m long section in the Aalenium 2 with a maximum overburden of 280 m squeezing rock conditions had to be anticipated. By means of a vertical exploration shaft and a connecting exploration gallery, an improvement of the predicted characteristic rock mechanical parameters could be justified, thus enabling TBM-tunnelling also in this section, with an increase of the segment thickness from 45 to 65 cm. For the Steinbühltunnel located in White Jurassic, special emphasis was placed on karstic rocks. The corresponding measures are described.

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Product Information: Geomechanics and Tunneling 2/2017Geomechanics and Tunnelling2/2017212-222Product Informations

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SBM concrete mixing plant for Slovakian motorway tunnel / SBM-Betonmischanlage für slowakischen Autobahntunnel
Pioneering customer tests drill rig for urban application / Pionierkunde testet Bohrgerät für den städtischen Raum
Stuttgart 21: Prefilled gabions securing work platforms in waterbodies / Stuttgart 21: Vorgefüllte Gabionen zur Sicherung von Arbeitsplattformen in Gewässern
Heavy dust reduction using water fog / Massive Staubreduzierung durch Wassernebel
Conveyor belt and mucking tunnel of corrugated steel / Förderband- und Abzugstunnel aus Wellstahl
DSI support measures for Obervermuntwerk II / DSI-Stützmittel für Obervermuntwerk II

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Correction Site Report: "The new Eibsee gondola on the Zugspitze: Dywidag systems for Germany's highest construction site" / Richtigstellung zu Bericht "Die neue Eibsee-Gondel auf der Zugspitze: Dywidag-Systeme für Deutschlands höchste Baustelle"Geomechanics and Tunnelling2/2017222Erratum

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Diary of Events: Geomechanics and Tunnelling 2/2017Geomechanics and Tunnelling2/2017224-226Diary of Events

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Inhalt: geotechnik 2/2017geotechnik2/2017Inhalt

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Herle, IvoBodenmechanik als Buchhaltunggeotechnik2/201791Editorials

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Sondermann, Wolfgang"Geotechnik trifft Zukunft" Forschung fördern - Wissen schaffen - Zukunft sicherngeotechnik2/201792Vom Vorsitzenden

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Vrettos, Christos; Feldbusch, ArthurDynamischer Erddruck auf starre und flexible Wände mittels Wellenlösungen: Numerische Einzelvergleiche für homogene und geschichtete Bodenprofilegeotechnik2/201793-102Fachthemen

Kurzfassung

Im Rahmen einer Parameterstudie werden mithilfe eines gängigen Finite-Elemente-Programms Berechnungen des dynamischen Erddrucks, wie dieser typischerweise bei seismischen Anregungen auftritt, untersucht. Es wird die Methode der Wellenausbreitung herangezogen. Das betrachtete System besteht aus zwei Wänden, die linear elastischen Boden stützen. Für einen ausreichend großen Wandabstand kann mit diesem System das Verhalten einer Einzelwand approximiert werden. Die Wände weisen eine finite Biegesteifigkeit und eine Drehfeder am Wandfußauflager auf. Zunächst werden die Berechnungen für den Grenzfall einer verschwindend kleinen Frequenz (pseudostatischer Fall) durchgeführt. Es folgen Analysen des frequenzabhängigen Verhaltens bei zeitharmonischer Anregung der Schichtunterlage. Details zur Modellierung und zur Diskretisierung des Systems, zur Wahl der Parameter für die Dämpfung des Bodens sowie zur Aufarbeitung der Ergebnisse der Zeitbereichsberechnungen werden angegeben. Numerische Ergebnisse werden anhand von Angaben in der Literatur verifiziert. Der Einfluss der Bodenschichtung wird ebenfalls untersucht.

Dynamic earth pressure on rigid and flexible walls by wave solutions: numerical intercomparisons for homogeneous and layered soil profiles
. In the frame of a parametric study numerical analyses of the dynamic earth pressure, as this typically occurs during seismic excitation, are carried out using a well-established finite element code. The wave propagation approach is adopted. The system considered consists of two walls that support linear elastic soil. For a sufficiently large wall distance this system may approximate the behaviour of a single wall. The walls have a finite bending stiffness and a rotational spring at the wall base. The calculations are first performed for the limiting case of a vanishingly small frequency (pseudostatic case). Analyses of the frequency-dependent behaviour during time-harmonic excitation of the base layer follow. Details are given on the system modelling, on the discretization scheme, on the proper selection of the soil damping parameters as well as on the processing of the results obtained by the time-domain calculations. Numerical results are verified by published data. The influence of the soil layering is also investigated.

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Goldscheider, MichaelBerechnung des Erdruhedrucks - verschiedene analytische Ansätze für beliebige Neigungen von Gelände und Wandgeotechnik2/2017103-118Fachthemen

Kurzfassung

Der Erdruhedruck wird als ein statisch unbestimmtes Spannungs-Verformungs-Problem definiert. Die gewöhnlich angewendeten und in DIN 4085 empfohlenen Gleichungen zur Abschätzung des Erdruhedruckbeiwerts für normalkonsolidierte und für vorbelastete Böden werden aufgrund von übergeordnetem, in Versuchen beobachtetem Materialverhalten begründet. Die Gleichungen zur Berechnung des Erdruhedrucks bei horizontaler Geländeoberfläche an einer beliebig geneigten Wand werden aus den Gesetzmäßigkeiten der Spannungstransformation abgeleitet. Bei gleichmäßig geneigter Geländeoberfläche werden die Gleichungen des Spannungsfelds unter Verwendung eines charakteristischen Koordinatensystems mit den Achsen parallel und senkrecht zur Geländeoberfläche formuliert. Dadurch reduzieren sich die Gleichgewichtsgleichungen von einem Paar partieller auf zwei gewöhnliche, einfach lösbare Differenzialgleichungen, die es ermöglichen, den vom Geländeneigungswinkel &bgr; abhängigen Erdruhedruckbeiwert einzuführen. Dieser Beiwert wird durch Interpolation zwischen dem Wert für &bgr; = 0 und dem Grenzwert bei &bgr; = &phgr; (Reibungswinkel) bestimmt. Die Interpolationsformel ist die einzige Annahme bei dieser Berechnung. Auf der Grundlage dieser Gleichungen wird der Erdruhedruck an einer Wand mit beliebiger Neigung in geneigtem Gelände analog zum Fall mit horizontalem Gelände durch Spannungstransformation bestimmt. Berechnungsbeispiele werden vorgeführt. Ein in der Praxis übliches vereinfachtes Berechnungsverfahren wird erklärt und diskutiert; für seine Anwendung auf geneigte Wände in geneigtem Gelände wird ein Korrekturfaktor aus dem genaueren Verfahren entwickelt.

Calculation of the earth pressure at rest - analytical approaches for arbitrary inclinations of ground surface and wall
. The earth pressure at rest is defined as a statically indeterminate stress strain problem. The formulas to estimate the coefficients of earth pressure at rest for normally consolidated as well as for over consolidated soils commonly assumed and proposed in DIN 4085 are explained on the basis of more general material behaviour observed in element tests. Equations to calculate the earth pressure at rest in case of horizontal ground surface and inclined wall are deduced from the rules of stress transformation. For the case of a uniformly inclined ground surface the equations of the stress field are formulated using a characteristic coordinate system with axes parallel and orthogonal to the surface. Thus, the equilibrium equations are reduced from a pair of partial to two ordinary differential equations which simply can be solved, and the coefficient of earth pressure at rest depending on the angle of surface inclination &bgr; can be introduced. This coefficient is estimated by interpolation between the values for &bgr; = 0 and the limit case &bgr; = &phgr; (angle of internal friction). The interpolation formula is the unique assumption in the calculation. On the basis of these equations the earth pressure at rest on a wall with given inclination is determined analogously to the case with horizontal ground surface by stress transformation. Examples are presented. A simplified calculation method used commonly in practice is elucidated and discussed; for its application to inclined walls under inclined ground surface a correction factor is deduced from the strict method.

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Bergholz, Katharina; Herle, IvoExperimentelle Bestimmung der Nichtlinearität von Spannungsgrenzbedingungen im Bereich geringer Spannungengeotechnik2/2017119-125Fachthemen

Kurzfassung

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass es sich bei den Scherparametern &phgr;' und c' der Mohr-Coulombschen Bruchbedingung nicht um Materialkonstanten, sondern um zustandsabhängige Kennwerte handelt. Folglich weist die Spannungsgrenzbedingung überkonsolidierter Böden eine Nichtlinearität auf, die sich im Bereich geringer Spannungen in einer mehr oder weniger starken Krümmung der Grenzumhüllenden zum Koordinatenursprung äußert. Mithilfe experimenteller Untersuchungen wurde die Entwicklung der effektiven Scherparameter als Funktion des mittleren Druckniveaus sowie der Vorbelastung analysiert. Dazu wurden Bodenproben eines schluffigen Tons auf unterschiedliche Überkonsolidierungsgrade und -spannungen vorbelastet und im Anschluss entlang verschiedener unkonventioneller Spannungspfade abgeschert, um auch in den Bereich sehr niedriger Spannungen vorzudringen, der mit konventionellen triaxialen Kompressionsversuchen schwer zu erkunden ist. Die Versuchsreihe hat belegt, dass insbesondere die vom Boden erfahrene Höchstspannung Einfluss auf den Grad der Nichtlinearität des Bruchkriteriums hat: je höher die Vorbelastung, desto ausgeprägter die Krümmung. Das Überkonsolidierungsverhältnis wirkt sich dahingegen deutlicher auf die Steifigkeit der Bodenreaktion aus, was indirekt für eine Abhängigkeit der volumetrischen Antwort vom Spannungspfad spricht.

Experimental determination of the non-linearity of failure criteria in the low stress range
. Earlier research has shown that the Mohr-Coulomb shear parameters &phgr;' und c' are no material constants but state dependent parameters. Consequently, the failure criterion of overconsolidated soils exhibits non-linearity, particularly under low confinement stresses, in the shape of a more or less pronounced curvature of the envelope towards the origin. With the help of experimental investigations, the evolution of the effective shear parameters as a function of mean stress and preconsolidation stress has been analysed. Soil samples of silty clay were preloaded to different overconsolidation ratios and stresses and sheared along unconventional stress paths in order to explore the low stress range, which is difficult to investigate by conventional triaxial compression tests. The experimental series has proven that especially the soil's maximum load influences the degree of non-linearity of the failure criterion: the higher the preconsolidation pressure, the more intense the curvature. The overconsolidation ratio on the other hand has a stronger impact on the stiffness of the soil, indirectly indicating a link between the volumetric response and the stress path followed.

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Massarsch, K. Rainer; Fellenius, Bengt H.; Bodare, AndersFundamentals of the vibratory driving of piles and sheet pilesgeotechnik2/2017126-141Fachthemen

Kurzfassung

Vibratory driving is a common method for installing or extracting piles and sheet piles as well as for deep vibratory compaction. The most important parameters are vibration frequency, vibration amplitude and eccentric moment. These parameters govern vibratory driving and, in particular, the soil resistance at the toe and along the shaft of a pile. Pile driving causes oscillating horizontal ground vibrations in coarse-grained soils. It can be shown that these horizontal vibrations reduce the shaft resistance during driving. The process results in a permanent increase in the horizontal effective stress, which causes arching around the vibrated pile. The increase in horizontal effective stress is also important for deep vibratory compaction. The resonance frequency of the vibrator-pile-soil system significantly affects pile penetration and the emission of ground vibrations. At resonance, the vertical vibration velocity in the soil reaches a maximum and pile penetration becomes very slow, whereas beyond resonance, the vibration velocity decreases and the pile penetration speed is high. Field monitoring of the vibratory driving process can be used to optimize vibratory pile driving, as examples have shown. A new concept is proposed in which the driveability can be determined from a correlation between penetration resistance measurements (blows/depth) and penetration speed. The validity of the concept is demonstrated by a case history and project references.

Grundlagen des Vibrationsrammens von Pfählen und Spundbohlen
. Vibrationsrammen ist ein effektives Verfahren zum Einbringen oder Ziehen von Spundwänden und Pfählen sowie für die Tiefenverdichtung. Die wichtigsten Parameter sind Schwingfrequenz, Schwingamplitude und statisches Moment. Diese Parameter bestimmenden den Vibrationsvorgang und, insbesondere, den Bodenwiderstand an der Pfahlspitze sowie längs des Pfahlmantels. Das Vibrationsrammen verursacht horizontale Bodenschwingungen in grobkörnigen Böden die den Bodenwiderstand während des Ramm- oder Ziehvorganges reduzieren. Durch das Vibrationsrammen wird außerdem die horizontale Effektivspannung dauerhaft erhöht und verursacht eine Gewölbebildung um den Pfahl. Die Erhöhung der horizontalen Effektivspannung ist auch wichtig bei der Tiefenverdichtung mittels Vibratoren. Die Resonanzfrequenz des Vibrator-Pfahl-Boden Systems ist ein wichtiger Faktor der den Eindringvorgang von Pfählen und Spundbohlen, sowie die Ausbreitung von Bodenschwingungen beeinflusst. Bei Resonanz erreicht die vertikale Schwingungsgeschwindigkeit im Boden ein Maximum und das Eindringen des Pfahls in den Boden verlangsamt sich markant. Beim Einvibrieren oder Ziehen von Pfählen deutlich über der Resonanzfrequenz nehmen die Bodenschwingungen ab und die Eindringgeschwindigkeit von Pfählen oder Spundbohlen erhöht sich. Durch das Messen verschiedener Schwingparameter kann der Rammvorgang optimiert werden. Ein neues Konzept zur Beurteilung der Rammbarkeit von Pfählen wird vorgestellt, das von der Beziehung zwischen Sondierwiderstand und Eindringgeschwindigkeit des Pfahls ausgeht.

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von Havranek, FrankRückverankerung einer Spritzbetonschale im Rahmen einer Tunnelsanierung - Auswahl eines geeigneten dauerhaften Ankersystems für den Tunnel Effolderbachgeotechnik2/2017142-149Berichte

Kurzfassung

Der Effolderbacher Eisenbahntunnel wurde im Jahr 1870 erbaut. Bereits kurz nach Inbetriebnahme musste das Gewölbe teilweise überfirstet und verstärkt werden. In jüngeren Sanierungen wurden in Teilabschnitten Gitterbögen mit Spritzbetonrippen eingebaut und der Sandsteinausbau örtlich mit Ziegelmauerwerk erneuert. Bereits in den 1950er-Jahren wurde eine Absenkung der Firste um bis zu 0,35 m infolge sich ablösender Gebirgsbereiche festgestellt. Infolge von Wasserzutritt und Frost witterte das ursprünglich 0,25 bis 0,50 m starke Sandsteingewölbe teils stark ab, was dessen Tragfähigkeit stark reduzierte. Deshalb fand eine erste Sofortsicherung mit rückverankertem Spritzbeton bereits im Jahr 2009 statt. Im Rahmen verschiedener Variantenuntersuchungen und Wirtschaftlichkeitsanalysen entschied sich die DB Netz AG für die Sanierung des bestehenden Bauwerks und für den Einbau einer dauerhaften rückverankerten Innenschale. Die Auswahl eines geeigneten Ankersystems ist ein komplexes Thema. Neben der Wahl des Einbauverfahrens, ist die Vielzahl geänderter Baubestimmungen durch Einführung der europäischen Normung, die teils neu herausgegebenen oder an die europäische Normung angepassten eisenbahnspezifischen Regelungen und der aktuelle Stand der Zulassungen zu beachten. Im Beitrag werden anhand der konkreten Baumaßnahme die Gründe diskutiert, die bei der Auswahl eines dauerhaften Ankersystems maßgebend sein können.

Anchoring a shotcrete lining within the scope of tunnel refurbishment works
. Effolderbach railway tunnel was built in 1870. However, not long after it was opened, part of the roof had to be raised and strengthened. More recent refurbishment work involved installing lattice arches with shotcrete ribs and replacing the sandstone lining locally with clay brickwork. A drop in the crown level by as much as 0.35 m due to areas of rock becoming detached was noticed as long ago as the 1950s. Water ingress and freezing temperatures eroded the originally 0.25-0.5 m thick sandstone lining severely in some places, which considerably reduced its load-carrying capacity. Therefore, immediate stabilisation works with anchored shotcrete were carried out in 2009. After examining various solutions and conducting economics analyses, DB Netz AG opted for refurbishing the existing structure and for installing a permanent, anchored lining. The selection of a suitable anchor system is a complex subject. Besides the choice of installation method, it is also necessary to take account of the many construction regulations that have changed since the introduction of European standards, the regulations specific to railways (some of which have been published in new editions or adapted to suit the European standards) and the current approvals. This article uses a specific construction project to discuss the reasons that can be crucial when selecting a permanent anchor system.

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