Tunnelbau, Eisenbahnbrücken und Simulation granularer Materialien
Von neuen Zugängen zur nicht mehr so neuen, aber bahnbrechenden „Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode“ (NÖA) über den Brückenbau bis zur Simulation von Kontinua mit festen und flüssigen Eigenschaften reicht das Spektrum der im Peer-review-Verfahren begutachteten Artikel in dieser aktuellen Ausgabe des Bauingenieur.
Eisenbahnbrücken - wie hier im Bild speziell ihre dynamische Beurteilung - sind neben dem Tunnelbau und der hybriden Berechnung von Kontinua Themen der wissenschaftlichen Hauptaufsätze in der Ausgabe 05|2022 der Fachzeitschrift Bauingenieur.
Foto: M. Reiterer, A. Stollwitzer / VDI-Fachmedien, K. Klotz
Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 05|2022, jeweils mit einer Zusammenfassung und Stichworten sowie DOI-Link.
Übrigens finden Sie eine Liste mit zahlreichen nützlichen Abkürzungen aus der Baubranche (samt Erklärungen) zum Nachschlagen und Ausdrucken in unserer Online-Rubrik Wissen.
Tunnelbau
A. Mazak-Huemer, G. Goger, A. Bender (JKU Linz; TU Wien)
Die „Neue Österreichische Tunnelbaumethode“ im Lichte der Digitalisierung
Im zyklischen Tunnelbau stellt die Neue Österreichische Tunnelbaumethode (NÖT) eine geschichtsträchtige und weltweit etablierte Bauweise dar. Ihr vollumfängliches Konzept wurde mit fortschreitendem Stand der Technik immer wieder adaptiert und hat dadurch bis heute nichts an Gültigkeit eingebüßt. Im gegenwärtigen Baubetrieb stellt die Digitalisierung einen wesentlichen Evolutionsschritt dar, der auch Auswirkungen auf die traditionsreiche NÖT hat. Mit der Erweiterung des baubetrieblichen Geschehens um digitale Applikationen und neue Technologien darf der Faktor Mensch, trotz der Digitalisierung, nichts an seinem Stellenwert im Untertagebau verlieren. Den Autoren ist es ein Anliegen, mit diesem Artikel einen ersten umfassenden Problemaufriss darzustellen, der sich mit den Vorteilen der Digitalisierung im zyklischen Tunnelbau auseinandersetzt. In diesem Beitrag werden mögliche Digitalisierungsmaßnahmen für den konventionellen Tunnelbau aufgezeigt. Abschließend erfolgt die Einschätzung von digitalen Technologien für die NÖT hinsichtlich deren Einsatzpotenzial und Zukunftsaussichten.
Bauprozess, Tunnelbau, Bergmännischer Tunnelbau, Digitale Methoden
doi.org/10.37544/0005-6650-2022-05-33
Schwingungen von Eisenbahnbrücken (1)
T. Heiland, L. Thomas, M. Galiazzo, L. Stempniewski, A. Stark (KIT; Universität Stuttgart)
Auswirkungen der ebenen Boden-Bauwerk-Interaktion auf die Eigenfrequenz von Eisenbahnrahmenbrücken
Die Auswirkungen der Boden-Bauwerk-Interaktion (BBI) auf die dynamischen Eigenschaften von Eisenbahnrahmenbrücken sind bei der Bewertung des Resonanzrisikos von besonderem Interesse. Zur Identifikation der grundlegenden BBI-Mechanismen wird in dieser Arbeit ein ebenes Interaktionsmodell aus Bodenhalbraum und Rahmenbrücke mit der Methode der finiten Elemente entworfen. Anhand umfangreicher Parameterstudien konnten, unter Variation der Geometrie und Bodensteifigkeit, insbesondere die Stützweite und die Überbaudicke beziehungsweise die Voutung als maßgebende Parameter auf die erste Biegeeigenfrequenz identifiziert werden. Gegenüber einer Variation der Bodensteifigkeiten reagiert das System robuster als erwartet. Entgegen der Vermutung zeigt die Parameterstudie, dass die Kombination aus massigem Widerlager und weichem Baugrund die erste Biegeeigenfrequenz ansteigen lässt. Die Ursache hierfür liegt im gegenphasigen Schwingen der Widerlager zum Brückenüberbau. Somit wechselt das System vom Ein-Massen-Schwinger in den Zustand eines Zwei-Massen-Schwingers. Für die baupraktische Anwendung werden Empfehlungen zur Modellierung mit indirekten Ersatzmodellen und einer Handformel gegeben.
Berechnung, Brückenbau, Stahlbeton, Baudynamik
doi.org/10.37544/0005-6650-2022-05-43
Schwingungen von Eisenbahnbrücken (2)
A. Stollwitzer, J. Fink, E. Mohamed (TU Wien)
Verfahren zur Reduktion der Ergebnisstreuung zur Ermittlung realistischer Lehr’scher Dämpfungsmaße von Eisenbahnbrücken – Teil 1: Methoden im Frequenzbereich
Ein realitätsnahes Lehr’sches Dämpfungsmaß ist eine wichtige Eingangsgröße für eine dynamische Beurteilung von Eisenbahnbrücken. Aufgrund normativer Vorgaben in Form von sehr konservativen Dämpfungsmaßen zeigt sich bei Vergleichen zwischen Messung und Berechnung (bzw. Norm) häufig eine erhebliche Diskrepanz, wodurch der Bedarf an dynamischen Messungen an Bestandsobjekten steigt. In diesem Beitrag werden als Erweiterung zum Stand der Technik Methoden und Analysewerkzeuge zur Ermittlung von realistischen Lehr’schen Dämpfungsmaßen auf Basis von Messdaten in Form eines Amplitudenfrequenzganges vorgestellt. Die praktische Vorgehensweise zur Dämpfungsermittlung wird exemplarisch anhand einer Eisenbahnbrücke gezeigt, wobei sich herausstellt, dass die Ergebnisstreuung nicht nur in den unterschiedlichen Auswertemethoden, sondern insbesondere in der Handlungsweise der versuchsauswertenden Person begründet liegt. Letztendlich wird eine Vorgangsweise für die Ermittlung eines Lehr’schen Dämpfungsmaßes auf Basis eines In-situ-Versuches formuliert, um die Streuung der Ergebnisse zu reduzieren.
Baudynamik, Versuche, Dämpfung
doi.org/10.37544/0005-6650-2022-05-55
Simulation granularer Materialien mit zwei Aggregatszuständen
M. Göttlicher (Fachhochschule Erfurt)
Hybride Berechnung für Kontinua mit festen und flüssigen Eigenschaften in unendlich hohen Hohlkörpern
Viele Materialien wie Getreide, Sand, Boden, Zement und Schnee ähneln in ihrem Verhalten festen Körpern oder Flüssigkeiten je nachdem, welche Lasten und Randbedingungen vorliegen. Die vorgeschlagene gekoppelte Festkörper-Flüssigkeitsberechnung hat das Potenzial, die mit der Berechnung eines einzelnen Aggregatzustandes verbundenen erheblichen Nicht-Linearitäten zu vermeiden. Der feste Anteil wird linear elastisch beschrieben. Der flüssige Anteil wird als langsam fließendes, reibungsbehaftetes und inkompressibles Medium behandelt.
Funktional, Prinzip, Granulares Material, Gekoppelte Feldprobleme
doi.org/10.37544/0005-6650-2022-05-67
