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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 4/2016Beton- und Stahlbetonbau4/2016Inhalt

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Gehlen, ChristophInter NationalBeton- und Stahlbetonbau4/2016187Editorial

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Weber, Michael; Schwabach, Enrico; Schnell, JürgenBestimmung der charakteristischen Betondruckfestigkeit im Bestand bei kleinem Stichprobenumfang - Hintergründe und Erläuterungen zur Neuregelung nach E DIN EN 13791/A20:2016Beton- und Stahlbetonbau4/2016188-199Fachthemen

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Zur Nachrechnung bestehender Bauwerke, welche grundsätzlich auf Basis der aktuellen, bauaufsichtlich eingeführten technischen Baubestimmungen zu führen sind, werden charakteristische Materialkennwerte der verwendeten Baustoffe benötigt.
Diese können zumindest im Rahmen einer Vordimensionierung durch Umrechnung von aus der Herstellzeit dokumentierten mechanischen Materialkennwerten auf Größen, wie sie zur Anwendung der aktuellen, bauaufsichtlich eingeführten technischen Baubestimmungen benötigt werden, ermittelt werden [1].
Für eine abgesicherte Nachrechnung hingegen müssen charakteristische Materialkennwerte durch eine qualifizierte Bestandsaufnahme am Bauwerk ermittelt werden. Speziell zur Bestimmung charakteristischer Betondruckfestigkeiten führen die bisher anzuwendenden Verfahren nach DIN EN 1990 [2] und DIN EN 13791:2008 [3] bei kleinem Stichprobenumfang n zu ingenieurmäßig fragwürdigen Ergebnissen, welche die tatsächliche Betondruckfestigkeit z. T. erheblich über- oder unterschätzen.
Das neue in E DIN EN 13791/A20:2016 [4] enthaltene Verfahren mit den vom Stichprobenumfang n abhängigen modifizierten Ansätzen A und B ermöglicht in gewissen Anwendungsgrenzen die Bestimmung charakteristischer Betondruckfestigkeiten mit unabhängig vom Stichprobenumfang n geringer Abweichung zur tatsächlichen Betondruckfestigkeit.
Nachfolgend werden die Schwächen der bisherigen Verfahren nach DIN EN 1990 [2] und DIN EN 13791:2008 [3] basierend auf der Auswertung realer Datensätze aufgezeigt und Hintergründe zum neuen Verfahren nach E DIN EN 13791/A20:2016 [4] erläutert.

Determination of the characteristic in-situ concrete compressive strength in conjunction with a small sample size - Technical background and further explanations concerning the new approach in accordance to E DIN EN 13791/A20:2016
In case of an assessment of an existing structure, based on current standards, characteristic properties of materials used for construction are required.
Those material properties can be gained for pre-dimensioning at least from documents from the construction period by conversion.
Whereas, for an ensured recalculation, characteristic material properties have to be determined by a qualified structural investigation. The currently used methods according to DIN EN 1990 [2] and DIN EN 13791:2008 [3] lead, especially for a small sample size, to doubtful results and a high rate of over- or underestimation.
By application of the new approach according to E DIN EN 13791/A20:2016 [4] with the modified methods A and B, the characteristic concrete compressive strength can be determined with only slight deviation to the real value of the concrete compressive strength of the population within the boundaries of application.
Subsequent, weaknesses of the currently used methods according to DIN EN 1990 [2] and DIN EN 13791:2008 [3] are demonstrated. Furthermore, background information on the new approach according to E DIN EN 13791/A20:2016 [4] is given.

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Harling, Andreas; Noakowski, Piotr; Maurer, ReinhardMaste und Türme aus hochfestem Beton - Wirklichkeitsnahe Erfassung der Rissbildung zylindrischer BaukörperBeton- und Stahlbetonbau4/2016200-209Fachthemen

Kurzfassung

Vertikalrisse beeinflussen erheblich das Verhalten der turmartigen Bauwerke. Dies geschieht bei mäßigen Rissbreiten durch Regenwassereindrang und ggf. Stahlkorrosion und bei breiten Trennrissen durch gefährliche Aufspaltung des Ringquerschnitts. Aus diesem Grund kommt der sicheren und wirtschaftlichen Dimensionierung der Horizontalbewehrung für Maste und Türme aus Stahlbeton eine besondere Bedeutung zu, insbesondere hinsichtlich der Wettbewerbssituation mit der optionalen Stahlbauweise. Diesen Bedarf befriedigt nicht die derzeitige Normung, in der keine Angaben zu Temperatur- bzw. Feuchteeinwirkungen und keine Berechnungsverfahren für die daraus resultierende Zwangbeanspruchung zu finden sind. Der vorliegende Beitrag bietet wirklichkeitsnahe Ansätze zur Erfassung der Einwirkungen und zur Ermittlung der Rissanzahl und Rissbreite an. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Unterschiede im Verhalten kleiner Schleuderbetonmaste und großer Ortbetontürme gelegt. Abschließend wird die erforderliche Horizontalbewehrung für verschiedene Mast- und Turmquerschnitte ermittelt und mit den Normvorgaben verglichen.

Masts and towers of high strength concrete
Vertical cracks in windshields affect the structural behavior of tower-like structures in two ways: in the long term for small crack widths by water intrusion and reinforcement corrosion, and acutely for wide apertures by splitting the ring cross-section. For this reason, the safe as well as economic dimensioning of the horizontal reinforcement for masts and towers of reinforced concrete is of particular importance - especially in competition with the steel grid construction. However, the current standardization does not meet these requirements: There are no specifications for the size of the exposure temperature and moisture difference, and no guidelines for the computational procedure of the resulting constraining forces. Therefore, the following article explains the impact on the cylindrical structures and their reaction with respect to the number of cracks and the crack width by comparing the horizontal load-bearing behavior of small masts made of spun concrete and big towers made of in-situ concrete. Finally, the necessary horizontal reinforcement is determined for various mast and tower sections and compared with the standard specifications.

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Schlicke, Dirk; Tue, Nguyen VietMindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite unter Berücksichtigung des tatsächlichen Bauteilverhaltens - Teil 2: Anwendung für Wände auf Fundamenten und Abgrenzung zum Risskraftnachweis nach EC2Beton- und Stahlbetonbau4/2016210-220Fachthemen

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In der Praxis wird für die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite oftmals der zentrische Zwang im frühen Betonalter zugrunde gelegt. Aus mechanischer Sicht kann diese Vorgehensweise nur als eine pragmatische Lösung angesehen werden, da hierbei die maßgebenden Faktoren, wie die zeitliche Entwicklung der Materialeigenschaften und die damit einhergehenden bauteiltypischen Verformungseinwirkungen sowie deren Behinderungssituation, nicht berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass die Mindestbewehrung für den zentrischen Zwang im frühen Betonalter nicht immer auf der sicheren Seite liegt. Schäden, insbesondere in der Form von wasserführenden Rissen bei WU-Konstruktionen, sind deshalb keine Seltenheit.
Die Schwächen des empirisch modifizierten Nachweises auf Grundlage der Rissschnittgröße wurden detailliert in [1] aufgezeigt und in [2] wurde bereits ein Konzept für die Festlegung der Mindestbewehrung auf Grundlage der Verformungskompatibilität vorgestellt. In einem dem vorliegenden Beitrag vorangegangenen ersten Teil [3] wurde bereits ein allgemeines Modell zur verformungsbasierten Ermittlung der Mindestbewehrung und dessen Anwendung für Bodenplatten präsentiert. Im vorliegenden zweiten Teil wird die Anwendung für den klassischen Fall “Wand auf Fundament” gezeigt und die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Modells durch einen direkten Vergleich mit Ergebnissen einer risskraftbasierten Bemessung gemäß heutiger Bemessungsstandards demonstriert.
Insgesamt lässt sich die Empirie bei der Bestimmung der Mindestbewehrung mit der verformungsbasierten Methode deutlich abschwächen, da hierbei stets Verträglichkeit entlang des gesamten Bauteils nachgewiesen wird. Im Gegensatz dazu wird bei der risskraftbasierten Bemessung gemäß EC2 [4] nur das Kräftegleichgewicht im Querschnitt betrachtet.

Minimum reinforcement for crack width control considering the real member behaviour
It is standard practice to determine the minimum reinforcement for crack width control on base of centric restraint due to concrete hardening. Although this concept gives straightforward results, it can only be seen as a pragmatic solution which is generally not on the safe side. In detail, this simplification neglects the deformation compatibility and considers therefore not the real member behaviour. As a result of this, structural damage - especially in form of leakage in watertight constructions - often occurs.
A detailed presentation of the weakness of this empirically modified cracking force approach can be found in [1]. However, the mechanically consistent determination of the minimum reinforcement for crack width control can be achieved by considering the deformation compatibility of the restrained member, see [2].
The previous first part of this contribution [3] presented the general application of the deformation-based design concept and its particular application in case of “ground slabs”. The following second part presents the particular application in case of “walls on foundations” as well as a direct comparison with results from a cracking force-based minimum reinforcement design according to current design standards.
Altogether, the introduced approach reduces the empiricism of minimum reinforcement design significantly. The main reason is the verification of deformation compatibility along the member length. In contrast, however, the cracking force-based minimum reinforcement design according to EC2 [4] solely verifies the equilibrium in a cross section.

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DBV/LGA-Arbeitstagung "Aktuelle Normänderungen im Betonbau - Hintergründe und Erläuterungen"Beton- und Stahlbetonbau4/2016220Aktuelles

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Heek, Peter; Mark, PeterZur Ermüdung von Beton und Stahlfaserbeton - WÖHLERlinien unter Berücksichtigung spannungs- und materialabhängiger DuktilitätBeton- und Stahlbetonbau4/2016221-232Fachthemen

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Zur Beurteilung des Ermüdungsverhaltens von Werkstoffen wie Beton und Stahlfaserbeton unter zyklischer Beanspruchung konstanter Amplitude haben sich WÖHLERlinien etabliert. Im Einstufen-Schwingversuch wird dabei eine Materialprobe einer zyklischen Beanspruchung bis zum Bruch ausgesetzt und die Anzahl aufnehmbarer Lastspiele logarithmiert als Funktion der Ermüdungslast aufgetragen. In der Literatur existiert eine Vielzahl empirischer WÖHLERlinien für z. B. normal- und hochfeste Betone ohne und mit Faserzusatz unter Schwell- oder Wechselbeanspruchung. Ein universell gültiger Ansatz fehlt hingegen bisher. Im Beitrag wird das Ermüdungsverhalten von Beton und Stahlfaserbeton verglichen und ein energetisches Duktilitätsmaß vorgestellt, das zur Klassifizierung der Betone geeignet ist und eine einheitliche Beschreibung des funktionalen Zusammenhanges von Bruchlastspielzahl und Ermüdungslast ermöglicht. Die mechanische Basis des Duktilitätsmaßes erlaubt zudem insbesondere für zyklisch biegezugbeanspruchte Stahlfaserbetone die gezielte Optimierung ermüdungsrelevanter Parameter wie Fasertyp und -menge. Anhand von Versuchsergebnissen aus der Literatur werden Genauigkeit und Allgemeingültigkeit des neuen Ansatzes verifiziert und an Beispielen vorgestellt.

Fatigue of plain and steel fibre reinforced concrete
To assess fatigue-life of plain and steel fibre reinforced concrete Wöhler- or rather SN-curves are well established. Those curves providing information about logarithmised numbers of cycles until failure as a function of constant amplitude loading can easily be derived via testing. In literature, a huge number of empirical SN approaches are available, valid either for normal or high-performance concrete containing variable amounts of fibres for instance. However, a more general approach is still missing. Subsequently, fatigue life of plain and steel fibre reinforced concrete at constant amplitude loading is contrasted yielding to modified but universally valid SN-curves containing a new toughness index. The mechanically based toughness index is suitable to distinguish between plain and fibre reinforced concrete and allows for the optimization of fibre characteristics like type and dosage to ensure maximum fatigue life. Finally, the presented SN approach is verified using test data from literature. The results are in good accordance on average.

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Leichtbeton-Bemessungstabellen zum Eurocode 6Beton- und Stahlbetonbau4/2016232Aktuelles

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Elsmeier, Kerstin; Hümme, Julian; Oneschkow, Nadja; Lohaus, LudgerPrüftechnische Einflüsse auf das Ermüdungsverhalten hochfester feinkörniger VergussbetoneBeton- und Stahlbetonbau4/2016233-240Fachthemen

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Hochfeste Vergussbetone finden häufig Einsatz im Bereich der Windenergieindustrie, wo sie hochzyklischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Bislang sind zum Ermüdungsverhalten solcher Betone jedoch vergleichsweise wenige Untersuchungsergebnisse vorhanden. Daher existieren bei der Beurteilung des Ermüdungsverhaltens hochfester Vergussbetone noch erhebliche Unsicherheiten. Am Institut für Baustoffe der Leibniz Universität Hannover konnte in ersten Untersuchungen ein abweichendes Ermüdungsverhalten von hochfesten Vergussbetonen gegenüber hochfesten Normalbetonen festgestellt werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen deuten darauf hin, dass die auftretenden Unterschiede verschiedenen prüftechnischen Störeinflüssen geschuldet sind, die bei hochfesten Vergussbetonen einen stärkeren Einfluss auf das Ermüdungsverhalten ausüben als bei Normalbetonen. Die prüftechnischen Störeinflüsse werden insbesondere durch die Prüffrequenz hervorgerufen. Mit der Prüffrequenz einhergehend wirkt sich auch die Probekörpererwärmung infolge der zyklischen Beanspruchung auf die Ergebnisse der Ermüdungsversuche aus. In diesem Beitrag werden die Untersuchungsergebnisse hinsichtlich des Ermüdungsverhaltens hochfester Vergussbetone vorgestellt und prüftechnische Einflüsse und deren Auswirkungen auf das Ermüdungsverhalten aufgezeigt.

Technical testing influences on the fatigue behaviour of high-strength grouting mortar
High-strength grouting concretes are commonly used in the wind energy industry, where they are exposed to high cyclic stresses. However, so far, concerning the fatigue behaviour of these concretes is hardly any research available. Therefore, there are still considerable uncertainties regarding the fatigue behaviour of high-strength grouting concretes. At the Institute of Building Materials Science, Leibniz Universität Hannover, deviating fatigue behaviour of high-strength grouting concretes compared to a common high-strength concrete could be determined in first investigations. The results of the investigations indicate that the differences in the fatigue behaviour are occurring due to various technical test influences, which exercise a stronger influence on the fatigue behaviour for high-strength grouting concrete than common concrete. In particular, the testing frequency has a strong influence on the results of the fatigue investigations. Along with the testing frequency, the specimen heating due to the cyclic loading influences the results of the fatigue investigations. In this paper first results of the investigations concerning the fatigue behaviour of high-strength grouting mortar and technical testing influences and their impact on the fatigue behaviour are presented.

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Welsch, Torsten; Reißen, Karin; Schnellenbach-Held, Martina; Hegger, Josef; von Weschpfennig, Dieter; Haardt, PeterPraxiserfahrungen zum Verstärken von BetonbrückenBeton- und Stahlbetonbau4/2016241-252Berichte

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Steigende Beanspruchungen insbesondere durch Schwerlastverkehr und altersbedingte Tragfähigkeitsdefizite älterer Brückenbauwerke führen dazu, dass zahlreiche Betonbrücken instand gesetzt oder verstärkt werden müssen. Um einen Beitrag zur konstruktiv und wirtschaftlich erfolgreichen Durchführung zukünftiger Verstärkungsmaßnahmen zu leisten, wurde im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) eine Erfahrungssammlung zu “Verstärkungen älterer Beton- und Spannbetonbrücken” erstellt [1]. In der Dokumentation wird ein Überblick über den Stand der Technik der im Massivbrückenbau eingesetzten Verstärkungstechniken gegeben, und insgesamt 76 durchgeführte Verstärkungsmaßnahmen werden ausgewertet. Repräsentative Verstärkungsmaßnahmen werden in anonymisierter Form detailliert vorgestellt. Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick über die in Kürze erscheinende Erfahrungssammlung [1], wobei die wesentlichen Erfahrungen der ausgewerteten Anwendungsfälle vorgestellt werden.

Experiences on the Strengthening of Concrete Bridges
Increasing loads, in particular by heavy-duty traffic, and age-related load-bearing deficits of older bridges result in the need of repairing and strengthening numerous concrete bridges. In order to contribute to a successful realization of future strengthening measures, a collection of experiences focusing on economical and constructive perspectives was provided on behalf of the German Federal Highway Research Institute (BASt). In this documentation [1], an overview is given on the state of the art of strengthening technologies for reinforced and prestressed concrete bridges, and the experiences of 76 strengthening measures are summarized. Representative strengthening measures are presented in anonymized form. This report describes the new documentation [1], and essential experiences of the evaluated cases of application are introduced.

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Bau des Wasserkraftwerks Lauca am Kwanza in AngolaBeton- und Stahlbetonbau4/2016252Aktuelles

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 4/2016Beton- und Stahlbetonbau4/2016253-259Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
Verdienstorden der Bundesrepublik Deutschland an Prof. W. KRÄTZIG verliehen

Nachrichten: Teilnehmerrekord bei den 60. BetonTagen / solidian gewinnt “Innovationspreis der Zuliefererindustrie Betonbauteile” / Planerkonjunktur bleibt ungetrübt / Verleihung Schöck Bau-Innovationspreis / Kochertalbrücke und Donausteg Deggendorf gewinnen Deutschen Brückenbaupreis 2016

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Zuschrift zu: Schubverhalten von Biegebauteilen ohne QuerkraftbewehrungBeton- und Stahlbetonbau4/2016259-263Zuschrift

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Zuschrift von RICHARD ROJEK, Friedberg, zu: TUE, N. V.; THEILER W.; TUNG, N. D.: Schubverhalten von Biegebauteilen ohne Querkraftbewehrung. Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 10, S. 666-677
Erwiderung der Autoren

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau4/2016264-265Veranstaltungskalender

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Content: Geomechanics and Tunnelling 4/2016Geomechanics and Tunnelling4/2016289Content

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Ayaydin, N.Tunnelling in TurkeyGeomechanics and Tunnelling4/2016290-291Editorials

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News: Geomechanics and Tunnelling 4/2016Geomechanics and Tunnelling4/2016292-299News

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• Implenia to extend Metro Line 11 for the Grand Paris Express project / Implenia verlängert U-Bahn-Linie 11 für das Projekt Grand Paris Express
• Tunnelling machine for the Eppenberg Tunnel accepted / Vortriebsmaschine für den Tunnel Eppenberg abgenommen
• Ground breaking for the Brenner contract Eisack / Spatenstich für das Brenner-Baulos Eisack
• Züblin wins award worth 400 million in Chile / Züblin erhält in Chile Auftrag in Höhe von 400 Millionen
• Planning decision for the first section at Stuttgart Airport / Planfeststellungsbeschluss für ersten Abschnitt am Stuttgarter Flughafen
• Successful tunnel breakthrough at Obervermuntwerk II / Erfolgreicher Stollendurchschlag beim Obervermuntwerk II
• Femern A/S signs main contracts with a value of EUR 4 billion / Femern A/S unterzeichnet Hauptbauverträge im Wert von 4 Mrd. Euro
• Robbins and NHI agree to a three-phase merger plan / Robbins und NHI vereinbaren Dreistufenplan zur Fusion
• Terratec supllies TBMs for Turkey, Thailand and India
• 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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Arioglu, Basar; Gokce, Hasan Burak; Malcioglu, Fatma Sevil; Arioglu, ErginTBM Tunnel under the Bosphorus for the Istanbul Strait Road Crossing ProjectGeomechanics and Tunnelling4/2016303-309Topics

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The population increase in Istanbul is also reflected in car ownership, which brings an extensive traffic load to the city, especially to the two bridges over the Bosphorus. After feasibility studies, a double deck, 3.4 km subsea tunnel with a 13.7 m diameter at a maximum depth of 106 m below sea level and a capacity of 100,000 cars/day was initiated as a solution for the city. The tunnel, excavated by a custom-made mixshield slurry TBM, passes through very complex geological structures including the Trakya formation, transition zones and marine sediments in a highly seismic area.

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Gokce, Hasan Burak; Demir, Korhan; Bakir, Ayd?n; Aribilginc, Tamer; Arioglu, ErginAsia Transition Box and Conventionally Excavated Twin Tunnels for the Istanbul Strait Road Crossing ProjectGeomechanics and Tunnelling4/2016310-316Topics

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The 14.6 km long Istanbul Strait Road Crossing Project is a safe, quick and environmentally responsible alternative road link between Asia and Europe, as such it is being constructed under a Build-Operate-Transfer contract by a public-private partnership. The investor/contractor has committed to build the Project in 55 months and to operate the facility for a concession period of approximately 25 years. This article examines the project's two critical structures located in the Asian side of Istanbul, considering site investigation, construction and monitoring. The first structure is a cut and cover construction next to the Bosphorus, called the Asia Transition Box (ATB), which enabled the launching of the TBM and conventional tunnels. The second is the conventionally excavated twin tunnels (CETT), which pass under a highly urbanized part of Istanbul and provide the transition from the highway into the tunnel under the Bosphorus.

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Özcan, Baris; Duman, Emre; Türkoglu, Aykut; Kayali, Sanem; Saenz, IgnacioDesign and construction of the mined Kisikli Station on the Üsküdar-Çekmeköy Metro Line ProjectGeomechanics and Tunnelling4/2016317-325Topics

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The Üsküdar-Çekmeköy Metro Line (UCM), which is located on the Asian side of Istanbul, is an 18 km underground metro line with 27 km of TBM tunnel, 13 km of NATM tunnel and 16 stations. Apart from being a completely tunnelled station, it has several other features. It is the deepest station in this metro line with the platform depth 45 m below surface level. The station is being built in a complex geology that contains several passive fault zones. The ticket hall and technical rooms are also located in an NATM tunnel with an excavated width of 20 m. Most of the passenger circulation is planned to be carried out by elevators.
The station has been designed with two levels of NATM tunnels with four main elliptical shafts. The geology varies from very strong quartz arenite with a compressive strength of 77 MPa to highly weathered fault zones containing andesite. The complex geometry and geology of the station dictated utmost care for excavation and final lining design of the NATM sections in order to provide stability during excavation and sufficient structural capacity in case of a seismic event.

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Tokgöz, NurayAn assessment method for fine-grained sedimentary materials excavated by EPB TBMGeomechanics and Tunnelling4/2016326-337Topics

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The aims of this study are to find a solution for the problems (lumping, adhesion, and clogging) encountered with fine-grained sedimentary materials, minimize the time and cost of excavation, and decrease the potential environmental effects due to soil conditioning chemicals used in the process of excavating a waste water tunnel. Therefore, this study will contribute important technical knowledge regarding design and implementation of excavation with TBM to the mining and construction industries as well as for optimization in mechanical engineering.
In this research, real-time machine operational parameters recorded by EPB TBM and actual geotechnical parameters in an Istanbul-Büyükcekmece Wastewater Tunnel at seven selected tunnel sections were used as input data for the back analysis and assessment method. The method covers excavated materials with: (1) water and (2) soil conditioning chemicals. The influence of water and soil-conditioning chemicals of different proportions on torque, thrust, advance rate of the TBM, and plasticity and consistency indices of the material were investigated. Finally, integrated data were evaluated by multiple linear regression models.

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Kohlböck, Bernhard; Koc, Onur; Ayten, TürkayIstanbul Strait Road Tube Crossing: Design of NATM Tunnels and Asian Transition Box ExcavationGeomechanics and Tunnelling4/2016338-344Topics

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Istanbul is among the fastest growing megacities in the world and the only one located on two continents, divided by the Bosphorus strait. The geographic situation together with the enormous growth of population impose great challenges, especially considering urban and infrastructure development. The Bosphorus Strait Road tunnel, also called Eurasia Tunnel, is the first road tunnel connecting the European and the Asian side of the city with the aim of alleviating Istanbul's traffic pressure and reducing the travel time between Kazlıçeme and Göztepe from 100 to 15 minutes. This article focuses on the design of the twin tunnels and the transition box from NATM to TBM on the Asian side.

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Shalabi, Faisal I.; Cording, Edward J.; Paul, Stanley L.Sealant behavior of gasketed segmental tunnel lining - Conceptual modelGeomechanics and Tunnelling4/2016345-355Topics

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Gasket sealant behavior along joints of concrete tunnel lining depends on gasket-gasket and gasket-groove contact loads, bonding between gasket and groove, and gasket lateral extrusion. As the gaskets are made of polymers, gasket contact loads are expected to drop with time due to relaxation. Reduction in the contact load with time is expected to affect the gasket sealant capacity. Gasket-gasket contact loads depend on many factors such as: stiffness of the gasket material, gasket shape and volume, groove size and configuration, gasket base configuration, and the amount of gasket compression. In this work, the mechanical and sealant behavior of gaskets in grooves were investigated. Two types of gaskets were considered: open base gasket for low design water pressure (less than 600 kPa), and closed base gasket for high water pressure (up to 4###, 000 kPa). The work focused on gasket-in-groove load deformation behavior and gasket sealant potential including the effect of gasket contact loads, relaxation, extrusion, and the change in joint gap during water pressurization. The effect of gasket base conditions (fingers base vs. closed base) on the gasket sealant behavior was also considered in this work. A conceptual model was developed that explains the leakage of the gasket as water pressure is applied.

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Paternesi, Alessandra; Schweiger, Helmut F.; Schubert, PeterVerification of a rheological constitutive model for shotcrete through back-analysisGeomechanics and Tunnelling4/2016356-361Topics

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Tunnel excavation represents a particularly challenging problem from the design point of view, mainly due to the uncertainties characterising the soil or rock mass behaviour and to the difficulties in the prediction of the stress state on the structural supports. This explains why tunnel designers mostly rely on observational data, adapting excavation sequences and support measures during the construction phase (at least in the case of traditionally excavated tunnels), especially for deep tunnels, where the geological and geotechnical uncertainties can be significant. However, the observational method requires a reliable monitoring system as well as considerable work to interpret and back-analyse data measured during construction. On the other hand, this interpretation and back-analysis represent an important step in gaining better understanding of the system response and allowing improvement of the design, thus avoiding excessively conservative and uneconomical solutions. In this paper, a back-analysis of stress and displacement measurements is presented for a NATM tunnel excavation in rock, carried out using a rheological model for shotcrete. It is shown, consistently with the previous literature on the topic, that the use of an advanced model improves the prediction of tunnel behaviour compared to the common practice of using quasi-elastic E-moduli.

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Diary of Events: Geomechanics and Tunnelling 4/2016Geomechanics and Tunnelling4/2016362Diary of Events

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