Dünnwandiger und ressourceneffizienter Tübbing für den Tunnelbau
Motivation
Bei der Anwendung des immer häufiger eingesetzten kontinuierlichen Tunnelvortriebs wird die Tragwirkung des ausgebrochenen Gebirgsmaterials von aneinandergereihten Tübbingringen übernommen. Diese Ringe setzen sich im Regelfall aus sechs bis zehn Segmenten (Tübbingen) zusammen, die im Endzustand als Tunnelschale wirken. Für die Bemessung und Konzeption der überwiegend normalkraftbeanspruchten Tübbingsegmente ist die Ausbildung der Längsfuge zwischen den Tübbingen der maßgebende Faktor, da die Querschnittsfläche im Fugenbereich um ca. die Hälfte reduziert ist (Abbildung 1). Diese konstruktive Maßnahme ist erforderlich, um Abplatzungen an den Kanten zu vermeiden sowie die Anordnung von Fugenabdichtungen und damit die Herstellung einer wasserdichten Konstruktion zu ermöglichen.
Abbildung 1: Tübbingringe und Detail einer konventionell bewehrten Längsfuge
Neuartiges Bewehrungskonzept
An der TU Wien wurde am Institut für Tragkonstruktionen ein neuartiges Bewehrungskonzept entwickelt, um die Lastübertragung in der Tübbing-Längsfuge zu verbessern. Mit Hilfe der entwickelten Konstruktionsmethode kann die Tragfähigkeit deutlich erhöht und die Gesamtdicke der Tunnelschale im Vergleich zu konventionellen Bauweisen signifikant vermindert werden. Vor allem bei kilometerlangen Tunnelröhren ist das Einsparungspotential enorm, da durch die Reduktion der Tunnelschalendicke große Mengen an Betonkubatur als auch Ausbruchmaterial eingespart werden können. Im Bereich der trockenen Stoßfuge werden beim neuartigen Bewehrungskonzept Längsbewehrungsstäbe bis an die Kontaktfläche der Tübbing-Längsfuge geführt (Abbildung 2). Dadurch ist es möglich, entweder die Traglast zu erhöhen oder die Dicke des Tübbings (bei gleichbleibender Traglast) zu verringern. Für das neuartige Bewehrungskonzept liegt bereits eine PCT-Patentanmeldung vor, für die in Europa, USA, Kanada und China die Nationalisierung eingeleitet wurde.
Abbildung 2: Bewehrungskonzept der TU Wien
Erste Untersuchungen an großmaßstäblichen Versuchskörpern mit dem neuartigen Bewehrungskonzept wurden im Labor des Instituts für Tragkonstruktionen bereits durchgeführt (Abbildung 3). Die Erhöhung der Tragfähigkeit ließ sich dabei experimentell bestätigen. Die gewonnen Erkenntnisse dienen als Basis für weiterführende Untersuchungen.
Abbildung 3: Durchgeführte Großversuche
Ansprechpartner:
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E-Mail: clemens.proksch-weilguni@tuwien.ac.at
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