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Thermisch-hydraulische Simulationen zur Optimierung von Vereisungsmaßnahmen im Tunnelbau unter Einfluss einer Grundwasserströmung

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[Quelle: http://d-nb.info]

In der Arbeit wird durch gezielte Weiterentwicklung des Programmpakets SHEMAT (Simulator for Heat and Mass Transfer) ein praktikables, numerisches Lösungsmodell zur Beschreibung des Frostwachstums bei Vereisungsmaßnahmen unter Strömungseinfluss bereitgestellt. Das Hauptaugenmerk ist dabei darauf gerichtet, hinreichend genaue Gefrierzeitprognosen bei Vorgabe nur weniger bodenmechanischer Standardgrößen zu erzielen. Dazu wird ein vereinfachtes Phasenwechselmodell zur Beschreibung des Gefrierprozesses in vollkommen wassergesättigten Böden vorgestellt, das als einzige Zustandsgröße des Gefrierverlaufs und zur Ableitung der thermischen Kennwerte Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität den ungefrorenen Wassergehalt heranzieht. Durch Laborversuche kann gezeigt werden, dass sich dieser für nichtbindige Böden mit problemadäquater Genauigkeit über die spezifische Oberfläche aus der Körnungslinie ableiten lässt. Das numerische Lösungsmodell wird mittels eines analytischen Ansatzes zur Frostausbreitung und durch die Nachrechnung von zwei Modellversuchen verifiziert. Die Nachrechnung einer realen Vereisungsmaßnahme zeigt eine hinreichende Übereinstimmung gemessener und berechneter Temperaturwerte und macht zugleich deutlich, dass die Kenntnis der Strömungssituation essentiell für eine zuverlässige Vereisungssimulation ist. Am Beispiel einer fiktiven Querschlagvereisung unter Strömungseinfluss werden Optimierungsansätze aufgezeigt und allgemeingültige Empfehlungen für eine Gefrierzeitverkürzung angegeben. Es wird deutlich, dass die Aufgefrierzeit mit zunehmender Fließgeschwindigkeit exponentiell ansteigt und jeweils andere Entwurfsvarianten vorteilhaft sein können. Selbst ohne Installation zusätzlicher Gefrierrohre lässt sich als Folge einer strömungsangepassten Anordnung die Aufgefrierzeit im vorliegenden Beispiel um 20% reduzieren. Das Hinzufügen weniger weiterer Rohre im kritischen Luvbereich kann die Aufgefrierzeit nahezu halbieren.

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Das Taschenbuch für den Tunnelbau ist seit vielen Jahren ein praxisorientierter Ratgeber für Auftraggeber, Planer und Bauausführende. Es greift aktuelle Entwicklungen und Problemstellungen auf, präsentiert innovative Lösungen und dokumentiert dabei den jeweils erreichten Stand der Technik. Die Beiträge in der Ausgabe 2019 behandeln die Themenbereiche Konventioneller bergmännischer Tunnelbau, maschineller Tunnelbau, Digitalisierung im Tunnelbau, Baustoffe und Bauteile sowie Vertragswesen, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz. Die Rubrik Digitalisierung im Tunnelbau wird ab Ausgabe 2019 neu eingeführt und erhält u.a. zwei Beiträge zur Anwendung von BIM im Tunnelbau. Ein Einkaufsführer zum Thema Tunnelbaubedarf rundet das Buch ab.

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Der Tunnelbau ist eine der interessantesten, aber auch schwierigsten Ingenieurdisziplinen. Er vereinigt Theorie und Praxis zu einer eigenen interdisziplinären Ingenieurbaukunst. Das Buch zeigt die fortlaufende Entwicklung der Vortriebsmethoden und der dazu benötigten Geräte seit Mitte des 19. Jahrhunderts auf und geht dabei auch auf die aus dem Bergbau übernommenen Erkenntnisse ein. Tunnelprojekte faszinieren die Menschheit seit jeher. Die gefahrvolle Arbeit der Mineure wird respektvoll anerkannt und die eingesetzte Maschinentechnik bewundert. Der Tunnelbau wird auch immer wieder in der darstellenden Kunst behandelt. Das Buch befasst sich daher nicht nur mit der Technik, sondern bereitet auch die Themenbereiche Religion, Kunst, Film, Literatur und Kultur im und für den Tunnelbau auf.

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Taschenbuch für den Tunnelbau 2018
Taschenbuch für den Tunnelbau
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Ernst & Sohn

 

 

Das Taschenbuch für den Tunnelbau ist seit vielen Jahren ein praxisorientierter Ratgeber für Auftraggeber, Planer und Bauausführende. Es greift aktuelle Entwicklungen und Problemstellungen auf, präsentiert innovative Lösungen und dokumentiert dabei den jeweils erreichten Stand der Technik. Die Beiträge in der Ausgabe 2018 behandeln die Themenbereiche Konventioneller bergmännischer Tunnelbau, maschineller Tunnelbau, Maschinen und Geräte, Baustoffe und Bauteile, Instandsetzung und Nachrüstung, Forschung und Entwicklung sowie Vertragswesen, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz. Ein Einkaufsführer zum Thema Tunnelbaubedarf rundet das Buch ab. Konventioneller bergmännischer Tunnelbau: I Tunnel nach Bad Cannstatt des Groß-Projekts Stuttgart-Ulm - Senkungen und Setzungen im Stadtgebiet von Stuttgart, Prognosen und Messergebnisse. Maschinen und Geräte: I Supersize TBM - Designaspekte bei sehr großen Tunnelbohrmaschinen: II Tunnelbohrmaschinen (TBM) unter hohen Wasserdrücken im Fels. Baustoffe und Bauteile: I Praxisrelevante Korrelationen der Ausgangsstoffe und der Zusammensetzung auf die Eigenschaften von einkomponentigen Ringspaltmörteln. II Berechnungsvarianten für Tübbingtunnel im Bau- und Endzustand. Instandsetzung und Nachrüstung: I Tunnel Pfaffenstein, neue Konzepte für einen alten Tunnel. II A 96 Lindau-München, Tunnel Eching und Etterschlag - Erhaltungsmaßnahmen und Konzept zur Betoninstandsetzung im Zuge der Tunnelnachrüstungen nach den Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln (RABT). Forschung und Entwicklung: I BIM Einsatz am Albvorlandtunnel - Erfahrungen und Umgang mit digitalen Prozessen bei Planung und Bau Vertragswesen, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz: I Leitfaden für die Behandlung von Zeitgebundenen Kosten (ZGK) im Tunnelbau. II Innerstädtischer Tunnelbau im hydrogeologischen und gesellschaftlichen Kontext

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Dietmar Placzek, Rolf Bielecki, Manfred Messing
Zielgenau bis ans Ende des Tunnels
Handbuch für die Bauvorbereitung, Vermessung und Bauüberwachung von Schildvortrieben
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Damit der fertige Tunnel am Ende seine Funktion erfüllen kann, muss er exakt so liegen, wie er geplant wurde. Einfluss auf die Vortriebsgenauigkeit haben Trassen- und Gradientenplanung, Baugrund- und Grundwasserverhältnisse, das gewählte Vortriebsverfahren, Einwirkungen und Widerstände auf die Vortriebsmaschine sowie die begleitende Bauüberwachung und Kontrolle. Das Handbuch ist Grundlage für die Bauvorbereitung, die Vermessung und Bauüberwachung von Schildvortrieben und gilt gleichermaßen für Rohr- und Tübbingvortriebe, die mit gesteuerten Schildmaschinen durchgeführt werden. Bauherren, Planer, Prüfer und Ausführende können das Handbuch als technischen Leitfaden für einen sicheren und zielgenauen Vortrieb nutzen. Das Buch ist darüber hinaus auch als Lehrbuch im Rahmen der Aus- und Weiterbildung geeignet.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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M. L. Ruiz Ripoll, A. Stolz
Verbundprojekt "Schutz kritischer Brücken und Tunnel" (SKRIBT Plus) - Teilvorhaben: Bewertung terroristischer Bedrohungen. Abschlussbericht
Bauforschung Fraunhofer EMI , Band 4
2015, 51 S., Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen des Projekts SKRIBTPlus wurden Brücken und Tunnel im Zuge von Straßen mit einem "all-hazard"-Ansatz bewertet. Aufgabe des Fraunhofer EMI war es, terroristische Bedrohungen zu bewerten. Im Rahmen der Untersuchungen konnte vom Fraunhofer EMI der Einfluss der statischen Vorlast auf die Schädigung infolge einer Explosion für Nah- und Fernfeldereignisse ausgearbeitet werden. Zudem wurde für Tunnel ein Bewertungsmodell hergeleitet, welches es erlaubt, die Auswirkungen auf die Tunnelstruktur unter Berücksichtigung der Bodenbettung zu erfassen. Diese Information stellen essentielle Eingangsparameter zur Durchführung einer weitergehenden Risikoanalyse dar.

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Oliver Millon, Frank Schäfer, Alexander Stolz, Caroline Kranzer, Christian Brenneis, W. Riedel
Automatisierte Informationsgewinnung und Schutz kritischer Infrastruktur im Katastrophenfall (AISIS). Abschlussbericht
Bauforschung Fraunhofer EMI , Band 2
2013, 71 S., 50 Abb., 5 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Sicherheit unserer Verkehrswege ist für unsere Gesellschaft von existenzieller Bedeutung. Deshalb beschäftigt sich die noch junge Disziplin der "Sicherheitsforschung" mit unserer Verkehrsinfrastruktur. Bereits in der Planungsphase identifiziert sie potenzielle Gefährdungen und entwickelt Konzepte, wie Bauwerke von kritischen Infrastrukturen bestmöglich geschützt werden können. Im Forschungsprojekt "Automatisiere Informationsgewinnung und Schutz kritischer Infrastrukturen im Katastrophenfall" geht es um die Entwicklung solcher Schutzkonzepte. Das Projekt wurde vom BMBF gefördert und ist Teil der Initiative "Forschung für die zivile Sicherheit" der Bundesregierung. Am Beispiel innerstädtischer Tunnelbauwerke wird ein Lösungsansatz beschrieben, wie der Schutz vor Gefahren durch Naturkatastrophen, Unfälle, Sabotage oder terroristische Anschläge mit Sprengstoffen verbessert werden kann: Ein in die Tunnelelemente integriertes, energieautarkes Funksensornetzwerk meldet bei einem Ereignis sofort an ein Sicherheitsleitsystem, wie stark und an welcher Stelle im Tunnel eine Schädigung eingetreten ist. Die Information über die Intensität der Belastung lässt Rückschlüsse auf das Schadensausmaß zu. Rettungskräfte wissen so, wo im Tunnel sie sichere Rettungsmaßnahmen durchführen können. Eine weitere Schutzmöglichkeit ist die Verbesserung des Baumaterials: Ein faserbewehrter Ultra-Hochleistungsbeton mit hoher Duktilität und verbessertem Hochtemperaturverhalten wurde entwickelt, der auch bei großen Belastungsereignissen mehr Sicherheit bietet. Darüber hinaus ist ein neuartiges Kopplungssystem für Tunnelelemente entwickelt und unter hoher dynamischer Druckeinwirkung getestet worden. Dieses verbindet die Tunnelelemente und verhindert bei Druckstoßbeanspruchungen im Tunnel ein radiales Auseinanderdriften der Elemente. Die Untersuchungen im Rahmen des Projekts gingen bis zur Betrachtung der Wechselwirkung zwischen der Bauwerksstruktur und dem umgebenden Erdreich. Hier wird untersucht, wie sich die Bettung unter dynamischer Belas

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B. Maidl, A. Nitschke, M. Ortu
Bemessung von Stahlfaserbeton im Tunnelbau. Schlussbericht
1999, 172 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Es wurde das Tragverhalten von Stahlfaserbeton anhand eines umfangreichen Versuchsprogrammes untersucht. Dieses Versuchsprogramm umfaßte Prüfungen unter zentrischem Druck, Kombinationen aus Biegung und Druck sowie reiner Biegung. Den Schwerpunkt bildeten hierbei die Versuche mit einer kombinierten Momenten- und Normalkraftbeanspruchung. Insgesamt wurden drei unterschiedliche Fasertypen mit jeweils zwei Fasergehalten und sonst identischer Betonrezeptur untersucht. Als Ergebnis des Forschungsvorhabens wird ein geschlossenes Konzept zur Bemessung von Stahlfaserbeton im Tunnelbau vorgestellt. Diese Konzept umfaßt die Auswertung von Versuchen, die eindeutige Festlegung des Berechnungsmodells, die Definition von rechnerischen Grenzzuständen und die Bereitstellung einfacher Bemessungsdiagramme. Das modifizierte Konzept stellt gegenüber dem Konzept des Merkblatts des Deutschen Betonvereins eine Verbesserung hinsichtlich einer wirklichkeitsnäheren Erfassung und Abbildung des Tragverhaltens von Stahlfaserbeton und einer einfacheren Handhabung dar. Nach Meinung der Verfasser ist das modifizierte Konzept als Grundlage und Bestandteil für eine weitgehende Normung von Stahlfaserbeton geeignet.

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DEMO-Projekt. Hamburger Sielbau. Unterirdisches Auffahren kleiner Tunnelquerschnitte
1985, 102 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Baubehörde der Freien und Hansestadt Hamburg, Amt für Wasserwirtschaft und Stadtentwässerung, und hamburgische Kanalbauunternehmen haben nach einer Alternative zur offenen Bauweise im Abwasserleitungsbau DN kleiner als 800 gesucht. Als sinnvolle Alternative hat sich der unterirdische Rohrvortrieb nicht begehbarer Tunnelquerabschnitte herausgestellt. Mit dem Rohrvortriebsverfahren werden - eine verkürzte Bauzeit, - die Minderung personalintensiver und damit kostenträchtiger Arbeiten, - die Reduzierung von Umweltbeeinträchtigungen, - die Unabhängigkeit von Witterungseinflüssen, die bestmögliche Nutzung von Ressourcen und - die Verringerung der Schwierigkeiten aus dem Baugrund erzielt. Aus diesen übergeordneten Zielen gingen konkrete Teilziele hervor, auf die im Bericht näher eingegangen wird. Die Teilziele stellen sich wie folgt dar: - Start- und Zielbaugruben mit möglichst geringen Abmessungen - Auffahrttechnologie im Einklang mit unterschiedlichen Baugrundverhältnissen, Grundwasserständen und Hindernisbeseitigungen - Vermessung und Steuerungstechnik mit einer entsprechenden Lagegenauigkeit - Vortriebsrohre in Abstimmung mit den notwendigen Vortriebsweiten - Hausanschlusstechnik in Verbindung mit möglichst wenigen offenen Baugruben. (-y-)

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G. Kuehn, L. Scheuble, - Schlick
Vortriebssysteme fuer nichtbegehbare Rohrleitungen
Bau- und Wohnforschung
1985, 251 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Bearbeitung dieser Forschungsarbeit, die auf Literaturrecherchen, Baustellenbesuchen und Erhebungen (Fragebogen) aufbaut, erfolgte in enger Zusammenarbeit mit Herstellern und Betreibern sowie mit Aemtern und Behoerden. Den Schwerpunkt bilden die steuerbaren Vortriebssysteme, auf deren Arbeitsweise, Einsetzbarkeit Wirtschaftlichkeit und Arbeitssicherheit aus verfahrenstechnischer Sicht eingegangen wird. In einer Uebersicht werden die wesentlichen Merkmale der Systems aufgefuehrt, an Hand derer eine Einstufung hinsichtlich der Einsetzbarkeit und Leistungsfaehigkeit vorgenommen werden kann. Anforderungen an und Erfahrungen mit eingesetzten Systemen werden produktneutral wiedergegeben. Mit einer Darstellung der ungesteuerten Vortriebssysteme, den Verfahren fuer die Sanierung von Rohrleitungen und der Entwicklung bei den Vortriebsrohren wird der vorgegebene Themenbereich vervollstaendigt. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Der Schwabtunnel in Stuttgart (kostenlos)
Denkmalstiftung Baden-Württemberg, 2019

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Hauck, Claus-Dieter; Vöhringer, Tobias
Neubau und Nachrüstung von Straßentunneln - Bauen unter Verkehr in der Großstadt
Straßenverkehrstechnik, 2019

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Seitz, Peter
Autobahnausfahrt Saas/Zermatt. Umfahrung Visp
Tec 21, 2019

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Seitz, Peter
Durch den Berg, unter der Natur, zwischen den Orten. Zwischen Siders und Visp
Tec 21, 2019

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Seitz, Peter
Vor dem Vortrieb erst erkunden. Weg unter dem Brenner
Tec 21, 2018

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