Möglichkeiten zur Erhöhung der Tragfähigkeit von Tübbing-Längsfugen

Abstract

Since the second half of the 20th century, reinforced concrete is the most-widely used construction material due to its durability, its load-bearing behavior and the different possibilities of usage. Therefore, it is used for different types of buildings, especially for tunnels. For tunnels, the most positive aspects of concrete are the durability and the load-bearing behavior under compressive stress. As humanity strives towards greatness in all spheres, perfection is also demanded as regards the construction of tun-nels. On the one hand, the increasing of the loads need more sustainable tubbings, by making them thicker the tubbings get more sustainable but also need more space for the construction, which means more costs. On the other hand, companies also want to ensure that constructions are economical and reasonable. In order to achieve these goals, the department of Structural Engineering at TU Wien newly developed a tubbing and also obtained a patent for it. The following thesis aims at providing research on this tubbing. First, the fundamentals, such as the development of the standards, the basic information about tunnels and the equations for calculating the longitudinal tubbing joints, are described. Four different trials are at focus of the project at hand: two of them using the tubbing that is generally used in Austria, the other two using the newly developed tubbing type. The tubbings were pressed against each other, till their load capacity was reached. Detailed information about the idea of the tubbing and the preparation and production of the tubbings are given. After those trials, the theoretical load capacity of the longitudinal tubbing joints were calculated and compared with the results from the tests. The results of these experimental tests will be closely examined in the following thesis. After making all these explorations, an increase of the load capacity, by using the new tubbing type, was confirmed. For a more detailed statement, more tests with a variety of the reinforcement are required.

Der Baustoff Stahlbeton hat seinen Stand als führendes Bauprodukt, den er in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts erreicht hat, noch immer nicht verloren. In Bezug auf hohe Dauerhaftigkeit, Tragverhalten und die zahlreichen Variationsmöglichkeiten ist Stahlbeton eine sehr gute Wahl für die unterschiedlichsten Arten von Bauvorhaben. Im Tunnelbau kommt Stahlbeton seine Dauerhaftigkeit und das Tragverhalten auf Druck zugute. Da der Mensch – und somit auch seine Bauwerke –nach immer mehr streben, wird auch dem Tunnelbau immer mehr abverlangt. Einerseits wird bei erhöhten Belastungen der Tunnelröhre eine Vergrößerung der Tübbingdicke und somit eine Vergrößerung des Ausbruchquerschnittes notwendig. Andererseits will in bereits erreichten Tiefen eine wirtschaftlichere Herstellung der Tunnelröhre gewährleistet werden. Diese Aspekte versucht man mit einem neuentwickelten Tübbing (Typ MT), der am Institut für Tragkonstruktionen Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau entwickelt und patentiert wurde, gerecht zu werden. Diese Arbeit dient der Erforschung des neuen Tübbingtypen. Aus diesem Grund wird zu Beginn der Arbeit ein Einblick in die aktuelle Normenlage geboten, Berechnungsansätze der Tragfähigkeit der Tübbing-Längsfuge aufgelistet und bereits patentierte Möglichkeiten zur Erhöhung der Tragfähigkeit von Tübbing-Längsfugen betrachtet, um schlussendlich mit den erhaltenen Erkenntnissen den Tübbing MT zu beschreiben. Kern dieser Arbeit stellen vier Versuche dar. Zwei Versuche wurden mit dem in Österreich im Regelfall verwendeten Tübbingtypen (Typ RT) durchgeführt und die anderen beiden mit dem neupatentierten Tübbing MT. Die Tübbinge werden bis zum Versagen im Prüfrahmen gegeneinandergedrückt. Diese experimentelle Untersuchung mit der Konzeption und Herstellung der Tübbinge und der Versuchsaufbau und Versuchsablauf werden detailliert beschrieben. Im Anschluss an die experimentelle Untersuchung werden die Ergebnisse der Experimente präsentiert und die Vorgehensweise zum Erzielen der Ergebnisse beschrieben. Mit den in den Grundlagen erwähnten Berechnungsmodellen für die Tragfähigkeit der Tübbing-Längsfuge werden Traglasten berechnet und mit den Bruchlasten, welche aus den Versuchen gewonnen werden konnten, verglichen. Laut den gewonnenen Erkenntnissen dieser Diplomarbeit ist eine Tragfähigkeitssteigerung zutreffend. Um eine genauere Aussage zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Tübbing-Längsfuge durch den Einsatz vom Tübbing Typ MT treffen zu können, sind weiterführende Versuche notwendig. Eine genauere Betrachtung der Leiterabstände und der Bewehrungsführung der Druckstäbe werden jedoch erforderlich, um auch eine Adaption der Berechnung der Tragfähigkeit der Tübbing-Längsfugen zu ermöglichen.