ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Klinikum Rosenheim ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Objekte Tunnel in offener Bauweise einschl. Trogstrecken Tunnel in bergmännischer Bauweise Spritzbeton (NÖT) Schildvortrieb Sondervortriebe unter Druckluft im Bereich von Baugrundvereisung im Bereich von DSV-Körpern ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Leistungen Machbarkeitsstudien Genehmigungsplanung Objekt- und Tragwerksplanung für Vorentwurf, Entwurf und Genehmigung Ausführungsplanung Sanierungen Geotechnische Beratung vor Ort Baulogistik ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Spezialleistungen Analyse und Nachweis von Bestandsbauwerken für die Unterquerung mit Tunnelvortrieben, auch im denkmalgeschützten Bestand Analyse und Nachrechnung bestehender Tunnel bei möglicher Beeinflussung durch Bautätigkeit im Nahbereich des Tunnels Plastische Berechnungsverfahren 3 dimensionale Berechnungen Gutachten ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Spezialleistungen Analyse und Nachweis von Bestandsbauwerken Das stetig wachsende innerstädtische Verkehrsaufkommen und der öffentliche Wunsch, diesen Verkehr im Zuge einer attraktiven Stadtraumgestaltung unter die Erde zu verlegen, erfordert weiterhin den Ausbau der unterirdischen Verkehrsnetze. Immer seltener lässt sich die Streckenführung, wie früher üblich, unter bestehende Verkehrsachsen legen, womit die Anzahl der direkten Unterfahrungen von Gebäuden und Bauwerken stetig steigt. ACI verfügt in diesem Spezialbereich über mehrjährige Erfahrung in Planung, Genehmigung und Ausführung sehr komplexer Bauwerksunterfahrungen im Innenstadtbereich. Beginnend mit einer sorgfältigen Analyse, evtl. ergänzt durch die Nachrechnung des Bestandsbauwerks – auch denkmalgeschützte Gebäude gehören hier zu unserem Erfahrungsbereich – gefolgt von einer rechnerischen Simulation des Tunnelvortriebs unter dem Gebäude werden die Auswirkungen auf den Bestand analysiert. Mit diesen gewonnenen Erkenntnissen planen wir Messprogramme und Verstärkungsmaßnahmen (im Bereich des Vortriebs und/oder im Bereich des Bauwerks) zielorientiert und wirtschaftlich, worauf wir besonderen Wert legen. Unterfahrung Landesstraßenbrücke Jenbach, rechn. Bauwerksverformung infolge Tunnelvortrieb, Verstärkung mit CFK-Lamellen Mobilitätsdrehscheibe Augsburg, Unterquerung HBF mit Straßenbahntunnel Referenzprojekte: 2.S-Bahnstammstrecke, München, Unterfahrung U-Bahnstation U1/U2 HBF* Unterfahrung Landesstraßenbrücke Jenbach* Transrapid München, Unterfahrung der SÜ Landshuter Allee über die Dachauer Straße* Transrapid München, Tunnel Wendeanlage unter HBF Seitenflügel* Mobilitätsdrehscheibe Augsburg, Unterfahrung eines denkmalgeschützten Bahnhofsgebäudes* 2. S-Bahnstammstrecke, Unterfahrung Station U1/U2, Spannungen Wandscheibe ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Spezialleistungen Analyse und Nachrechnung bestehender Tunnel in bergmännischer Bauweise Bereits Ende der 1960er bzw. Anfang der 1970er Jahre begann in den deutschen Großstädten der Ausbau der unterirdischen Tunnelnetze für den öffentlichen Personennahverkehr. Da diese Netze zum Teil nun schon seit Jahrzehnten bestehen und bei der Planung und Realisierung nicht alle Fälle einer späteren Überbauung und vor allem einer Umstrukturierung der Überbauung berücksichtigt werden konnten, kann bei obertägigen Baumaßnahmen auch eine Überprüfung der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit bei unterirdischen Bauwerken erforderlich werden. Im Rahmen der Bestandsanalyse gilt es die Entstehung des Tunnels sowie dessen Bauwerks- und Belastungsgeschichte nochmals neu zu erfassen und zu berechnen. So schaffen wir hier ausreichende Beurteilungsgrundlagen, um die Berechnungsergebnisse aus dem geplanten Bauwerksneubau im Einflussbereich des Tunnels richtig auswerten zu können. Die große Herausforderung beim Nachweis bestehender, bereits älterer Tunnelbauwerke besteht in der Berücksichtigung der damals verbauten, sehr geringen Bewehrungsmengen und der dadurch sehr wahrscheinlichen Vorschädigung im statischen Modell. Unter Berücksichtigung all dieser komplexen Randbedingungen stoßen die üblichen Berechnungsverfahren stellenweise an ihre Grenzen. Vor allem die Berücksichtigung von Vorschädigungen im Tunnel verlangt zum Nachweis des Gleichgewichts im Bestand und zur realistischen Beurteilung der Auswirkungen der geplanten Bautätigkeiten den Einsatz plastischer Berechnungsverfahren, die erweiterte Lastumlagerung innerhalb des Querschnitts erfassen können. Beispielsweise ergab sich bei der Planung zur Erneuerung der EÜ Lindwurmstraße sowie zum Neubau einer Grundwasserwanne die Erfordernis der Nachrechnung von 3 Tunnelröhren im Einflussbereich dieser Maßnahme. Kreuzungsbereich Grundwasserwanne mit 3 bestehenden Tunnelröhren und Markierung der Berechnungsquerschnitte Ansicht Widerlager bei BRQ5 / BRQ6 ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Spezialleistungen Bestandsnachweis für Tunnel in offener Bauweise Nicht nur U-Bahntunnel in NÖT-Bauweise oder im Schildvortriebsverfahren werden durch Neubaumaßnahmen beeinflusst, sondern auch Tunnelrahmen, die in offener Bauweise erstellt wurden. Durch die „seichte“ Lage differiert hier die Boden-BauwerkInteraktion erheblich im Vergleich zu den tiefer liegenden Querschnitten in bergmännischer Bauweise - vor allem jedoch ist der meist mehrzellige Rechteckquerschnitt komplexer im Nachweis der „neuen“ Schnittgrößen. Für die Errichtung eines Sozialprojekts in der Deisenhofener- bzw. Herzogstandstraße war ein seitlicher Baugrubenaushub direkt neben dem Tunnelrechteckquerschnitt im Stationsbereich nachzuweisen. Auch hier muss die gesamte Bauwerkshistorie des Tunnels nachmodelliert und –berechnet werden um die Aussagen für den zukünftigen Einfluss durch die Aushubentlastung exakt treffen zu können. Tunnelquerschnitt mit Einfluss aus Verbaubelastung und Baugrubenaushub Vergleich Bestandsschnittgrößen mit nachberechneten Werten aus dem FEModell ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Spezialleistungen Plastische Berechnungsverfahren Am Anfang jeder Tunnelnachrechnung steht für uns eine ausführliche Analyse des Bauwerks und der damals verwendeten Berechnungsmethoden. Bei der Nachrechnung der Herstellung des bestehenden Bauwerks – diese wird als Grundlage für die Untersuchung der Auswirkungen der neuen Baumaßnahme benötigt – berücksichtigen wir auch vorhandene, maßgebende Rissbilder in der Berechnung, da hier bereits Lastumlagerung erfolgt sein können. Führen die üblichen, elastischen Berechnungsverfahren unter diesen komplexen Randbedingungen nicht zum Nachweis eines gleichbleibenden Sicherheitsniveaus, kann dies durch kostenintensive Versteifungsmaßnahmen im Tunnel oder im umgebenden Boden kompensiert werden. Alternativ berücksichtigen wir rechnerisch die Plastifizierung des Schalenquerschnitts (Fließen des Betonstahls), was eine Lastumlagerung im Baugrund erzeugt. Diese führt wiederum zu einer Umlagerung der Belastung in weniger belastete Querschnittsbereiche. Das statische Gleichgewicht ist so bei geringer Verformungszunahme im Querprofil wieder auf gleichem Niveau nachweisbar – in der Regel ohne Zusatzmaßnahmen. Eine genaue Kenntnis des Last-Verformungs-Verhaltens des Tragsystems Tunnelschale + umgebender Boden ist hierbei unverzichtbar, ebenso wie das Wissen über die damaligen Bauweisen und –verfahren. Wir ergänzen Beides mit modernsten Berechnungsmethoden und erarbeiten so eine moderne, sichere und wirtschaftliche Planung für unsere Auftraggeber. Nebenstehend zeigt unsere Bestandsanalyse eines Tunnelquerschnitts sehr geringe Bewehrungsmengen, die rechnerisch einen Riss in Ulmenmitte und damit ein plastisches Gelenk erzeugt haben. Die durchgeführte Beweissicherung im Tunnel zeigte das errechnete Rissbild und dient damit zur Kalibrierung der weiteren Berechnung für die zu untersuchende Baumaßnahme oberhalb des Tunnels. Bestandsanalyse der Tragbewehrung der Tunnelinnenschale Berücksichtigung plastischer Gelenke im Ulmenbereich des Querschnitts Vorhandener Riss auf Ulmeninnenseite des Bestandstunnels ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Spezialleistungen 2D und 3D Berechnungen 2-dimensionales Berechnungsmodell Extrusion eines 2D-Elements zur räumlichen Struktur 3-dimensionale Berechnungsverfahren, auch am Großmodell (hier Kreuzungsbereich Lindwurmstraße/Implerstraße in München, Modellgröße 100 x 100 x 30 m) ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Referenzprojekte Tunnel in bergmännischer Bauweise NÖT-Vortriebe Nord-West Sammelkanal Unterfahrung der BAB A92 mit 10 m Überdeckung im Münchner Kies mit einem GW-Spiegel von 3 m u. GOK ohne Wasserhaltung mittels Herstellung der Außenschale im DS-Verfahren ab temporärer Kalottensohle LP 1 – 6 bzw. 8 Tragwerks- und Objektplanung NÖT-Vortriebe Tunnel Fritzens, Unterinntal* Unterfahrung Bahnhof Fritzens mit Minimalübderdeckung von ca. 3 m Verformungsreduzierter Kalotten-, Strosssen-, Sohlvortrieb mit DSV-Firstschirm hergestellt aus dem Vortrieb unter Druckluft Länge 430 m, Querschnittsfläche ca. 80 m² LP 2 – 5 Tragwerksplanung, geotechnische Fachbauleitung vortriebsbegleitend vor Ort ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Referenzprojekte Tunnel in bergmännischer Bauweise NÖT-Vortriebe 2. S-Bahnstammstrecke, München* Bergmännische Bereiche Haltepunkt HBF Stationsquerschnitte als Ulmenstollenvortriebe unter Druckluft und Rohrschirmsicherung, Tiefenlage ca. 40 m LP 2 – 4 inkl. Planfeststellung Objekt- und Tragwerksplanung Schildvortriebe Transrapid München HBF – Flughafen* Tunnel Landshuter Allee, Länge 4413 m, Durchmesser 9,14 m, 7 Notausgänge innerstädtische Trassenführung mit ca. 40 m Tieflage Tunnel Feldmoching, Länge 2170 m, Durchmesser 9,14 m, 6 Notausgänge Unterfahrung der Gemeinde Feldmoching, Trassenkreuzung mit U-Bahn U2 mit ca. 40 m Tieflage LP 2 -4 inkl. Planfeststellung Objekt- und Tragwerksplanung ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Referenzprojekte Tunnel in offener Bauweise Eisenbahntunnel Tunnel Patras* Tunnel in Deckelbauweise, Länge 1600 m in Erdbebenzone LP 5 Bewehrungsplanung Tramtunnel Mobilitätsdrehscheibe Augsburg* Straßenbahntunnel in offener Baugrube, abschnittsweise hergestellt unter Hilfsbrücken im gesamten Gleisbereich des HBF Augsburg Straßenbahnstation in Deckelbauweise unter den Hauptgleisen des HBF Unterfahrung des denkmalgeschützten Bahnhofgebäudes in offener Sonderbauweise mit Gebäudeabfangung LP 2 – 4 inkl. Planfeststellung Objekt- und Tragwerksplanung Straßentunnel PGA-Tunnel, München* Unterführung der Paul-Gerhardt-Allee Tunnel in Deckelbauweise unter 23 Gleisen zwischen München HBF und Pasing Machbarkeitsstudie Objekt- und Tragwerksplanung ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik Tunnelbau Ihre Ansprechpartner bei ACI Dipl.-Ing. Axel Christmann Beratender Ingenieur BayIka-Bau Geschäftsführer Tel.: +49 (0)89 896048 – 0 [email protected] Dipl.-Ing. Markus Springer Beratender Ingenieur BayIka-Bau Prokurist Tel.: +49 (0)89 896048 – 0 [email protected] ACI Axel Christmann Ingenieurtechnik GmbH Beratende Ingenieure für das Bauwesen (BYIK) Institut für Erd- und Grundbau Paul-Gerhardt-Allee 46 81245 München www.aci-ingenieurtechnik.de
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