Beton-Kalender. Taschenbuch für Beton-, Stahlbeton und Spannbeton... / Beton-Kalender 2014

Vorwort

Der Beton-Kalender 2014 widmet sich den Themenschwerpunkten „Unterirdisches Bauen“ und „Geotechnik“. Auch in diesen Spezialdisziplinen zeigt sich wieder eindrucksvoll die Kunst der Bauingenieure. Gerade bei der Abtragung großer Kräfte in das Erdreich mittels Gründungen und im Tunnelbau können die Tragmechanismen durch die Interaktion mit dem Baugrund ressourcenschonend gestaltet werden. Dabei finden auch vielfältige Formen von Trag- und Ausbauelementen aus Stahlbeton Anwendung. Zusammen mit den Beiträgen über die Nutzungsdauer von Tunnelbauten, die Verwendung von Tunnelausbruchmaterial, über Nachhaltigkeit und kooperative Zusammenarbeit sowie über den Erfolgsfaktor „Ingenieurleistung“ bei komplexen Großprojekten ist dieser Beton-Kalender eine besondere Fundgrube für Praktiker und Wissenschaftler.

Georg Vavrovsky zeigt mit den „Ingenieurleistungen als Erfolgsfaktor“ bei der Abwicklung von großen Tunnelbauprojekten die maßgebende Dimension der Ingenieurdisziplin und ihre gesellschaftliche Verantwortung auf. Die erfolgreiche Einhaltung von Kosten- und Terminrahmen sind sowohl bei kleinen als auch bei großen Projekten wesentliche Ziele, um das Vertrauen des Bauherrn, aber auch der Politik und der Gesellschaft, in das Können der Bauingenieure zu rechtfertigen. Neben dem Fachwissen ist das gegenseitige Vertrauen, das oft in mühevoller Kleinarbeit erarbeitet werden muss, entscheidend für den Erfolg eines Projektteams.

Konrad Bergmeister, Erich Saurer, Thomas Marcher und Sebastian Höser geben einen Überblick über die Nutzungsdauer, die Einwirkungen und die Bemessung von Tunnelbauten. Dabei wird auch auf die Wichtigkeit einer ganzheitlichen Betrachtung der technischen Lebensdauer unter Einbeziehung der Überwachung und Erhaltung von Tunnelbauwerken und deren Ausbauelementen hingewiesen. Ansätze zur Ermittlung des Ausbauwiderstandes sowie die Bemessung der Tunnelschalen werden ebenfalls vorgestellt.

Ulrich Burger, Ansgar Kirsch, Thomas Marcher und Chris Reinhold zeigen übersichtlich die geologisch-geotechnischen Planungsschritte für tiefliegende Tunnel auf. Die geotechnischen Parameter sind entscheidend für die Wahl der Tunnelbaumethode und die möglichen Vortriebsgeschwindigkeiten. Aus geologischer Sicht werden die Störzonen, die Grund- und Bergwasserzutritte sowie das Quellpotenzial als technische Ausschlusskriterien eingestuft.

Matthias Flora und Peter Teuscher präsentieren ein dynamisches Entscheidungsmodell, womit die Wahl der geeigneten Tunnelvortriebsmethode transparent und nachvollziehbar getroffen werden kann. Unter Einbeziehung von Fachleuten soll mit der Delphi-Methode die Entscheidung möglichst konsensuell erfolgen.

Robert Galler behandelt den zyklischen Vortrieb von der Planung bis zur Bauausführung. Nach einem informativen Überblick werden die Vorteile und Grenzen dieser konventionellen Vortriebsart aufgezeigt und durch Beispiele erläutert. Neben den Konstruktionsmethoden werden auch der primäre Ausbau und die gebräuchlichsten Baugrundverbesserungsmaßnahmen, wie Verpressen, Hochdruckinjektionen und die Gefrierverfahren sowie die geotechnischen Messverfahren, behandelt.

Markus Thewes beschreibt den neuesten Stand der Technik beim Schildvortrieb. Durch die außerge-wöhnlich große Vielseitigkeit können Verkehrstunnel mit Schildmaschinen bis zu 17,5 m Durchmesser unter stark wechselnden Baugrundbedingungen ausgebrochen werden. Im Beitrag werden die einzelnen Verfahrenstechniken in ihrer Funktionsweise beschrieben und die wesentlichen Planungsgrundlagen herausgearbeitet. Dabei werden auch geotechnische Kennwerte für den Einsatz von Schildmaschinen angegeben.

Günther Meschke und Mitarbeiter zeigen den aktuellen Stand des Wissens im Bereich der numerischen Simulation im Tunnelbau. Dabei werden die wesentlichen Zusammenhange der numerischen Mechanik und die Vielfalt der Modellierung mittels der Finite-Elemente-, der Finite-Differenzen-, der Diskrete-Elemente-, der Randelemente-Methode sowie der hybriden Methoden und der klassischen Balken-Feder-Modelle erklärt. Auch die 3-D-Modellierung des Baugrundes und die konstitutiven Modelle der Böden werden behandelt. Ein besonders innovatives Gebiet stellt die numerische Vortriebssimulation im maschinellen Tunnelbau dar.

Oliver Fischer, Tobias Nevrly und Gereon Behnen beschreiben in ihrem Beitrag die Fertigteile im Tunnelbau. Die Entwurfselemente und die funktionalen Anforderungen der Tübbings werden sowohl theoretisch als auch anhand von Beispielen aufgezeigt. Zusätzlich werden die Herstellung und Bemessung von Stahlbetonvortriebsrohren behandelt.

Wolfgang Kusterle, Christian Neumann, Max John, Johannes Jäger und Rudolf Röck fassen den Stand des aktuellen Wissens und der derzeitigen Betontechnologie für die Anwendung von Spritzbeton im Tunnelbau zusammen. Detailliert werden die Wirkungsweisen der Bindemittel, der Zusatzstoffe und der Zusatzmittel sowie der verschiedenen Faserarten beschrieben. Besonderes Augenmerk wird auf die Spritzverfahren und die damit zu erzielenden Eigenschaften des Spritzbetons gelegt. Auch werden die Grundlagen der Bemessung kurz aufgeführt und auf ein praktikables Qualitäts-sicherungssystem hingewiesen.

Rolf Breitenbücher geht auf die speziellen Anforderungen an den Baustoff Beton im Tunnelbau ein. Dabei werden neben einem Überblick vor allem die Innenschalenbetone behandelt und wertvolle Hinweise gegeben. Neben der Betonzusammensetzung werden die Verarbeitung und die Nachbehandlung beschrieben. Auch Betone für besondere Anwendungen sowie Ringspaltmörtel sind Gegenstand der Betrachtung.

Robert Galler und Klaus Voit behandeln den Tunnelausbruch und zeigen eindrucksvoll die Möglichkeiten der Verwertung als mineralischen Rohstoff auf. Detailliert werden die Ermittlung der Gesteinsparameter sowie die notwendigen Analysen zur Nutzbarmachung von Tunnelausbruchmaterial beschrieben. Der mechanischen Beanspruchung im Aufbereitungsprozess kommt eine besondere Bedeutung zu. Eine Fülle von Verwertungsmöglichkeiten wird aufgezeigt und eine Verordnung zur Regelung der Verwertung von Tunnelausbruch angeregt.

Stephen Engelhardt, Manfred Keuser und Jürgen Schwarz erläutern Möglichkeiten zur Bewertung der Nachhaltigkeit im Tunnelbau. Mit einem ganzheitlichen Ansatz werden die Aspekte der Nachhaltigkeit aufgezeigt und beispielhaft die ökologischen Auswirkungen unterschiedlicher Schutter- verfahren – Band- und Dumperförderung – bei einem Zugangsstollen des Brenner Basistunnels bewertet. Für die praktische Anwendung sollen die wesentlichen Einflussfaktoren identifiziert und die Nachhaltigkeitsbewertung über alle Prozessphasen von der Projektidee bis zum Ende der Nutzungsdauer des Bauwerks durchgeführt werden.

Walter Purrer weist auf die Notwendigkeit der kooperativen Zusammenarbeit im Tunnelbau hin. Der Fokus liegt auf der Steuerung sozialer Systeme und Prozesse. In einem Projektteam spielen das Beispiel der Vorgesetzten und die Kommunikation eine ganz wesentliche Rolle.

Alfred Haack und Dominik Kessler behandeln die Abdichtungen bei unterirdischen Bauwerken. Ausführlich werden die Planungsgrundlagen, die Auswahlkriterien und die Anwendungsgrenzen der verschiedenen Abdichtungssysteme besprochen.

Friedrich Krüger beschäftigt sich in seinem Beitrag mit dem Schall- und Erschütterungsschutz beim Schienenverkehr. Einführend werden die wichtigsten Grundlagen der Schall- und Schwingungstechnik erklärt, um dann die Schall- und Schwingungsquellen beim Schienenverkehr aufzuzeigen. Spezifisch werden die Methoden zur Bewertung von Schall- und Erschütterungsimmissionen und Maßnahmen zu deren Minderung oder Vermeidung beschrieben.

Im Teil 2 des Beton-Kalenders 2014 werden neben einem umfassenden Beitrag über Beton die Gründungen und die Baugruben behandelt.

Harald Müller und Udo Wiens haben das Kapitel Beton neu bearbeitet. Es werden der aktuelle Stand des Wissens in Forschung und Praxis dargestellt sowie spezifische Hinweise zu Normen und Richtlinien gegeben. Grundlegend werden die Zusammensetzung, Herstellung und Nachbehandlung der verschiedenen Betonarten sowie deren Einsatzbereiche beschrieben.

Rolf Katzenbach und Steffen Leppla stellen in ihrem umfassenden Beitrag über Gründungen im Hoch- und Ingenieurbau die Funktionsweisen und Rechenmodelle dieser wichtigen Tragelemente dar. Großer Wert wird auf die Ermittlung der Einwirkungen, die Bemessung und die konstruktive Ausbildung gelegt.

Achim Hettler und Theodoros Triantafyllidis erläutern aktuelles Wissen über Baugruben. Neben den Grundlagen für die Ermittlung der Einwirkungen aus Erddruck und für die Bemessung werden die Baugrubenkonstruktionen detailliert behandelt. Dabei sind das Bettungsmodulverfahren zur Berechnung der Verformungen genauso wie Finite-Elemente-Modelle Thema. Außerdem werden die Baugruben im Wasser und in weichen Böden behandelt.

Im Kapitel Normen und Regelwerke von Frank Fingerloos werden Erläuterungen zu den...