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Dieser Artikel befasst sich mit der Beanspruchung und der Verschiebung des Tunnelquerschnitts quer zur Längsrichtung während der Bauphase eines Tunnels im Schildvortrieb vor dem Hintergrund der Ringspaltverfüllung mit flüssigem Mörtel. Da vereinzelt an Tübbingen Beschädigungen bereits früh nach Erstellung eines Rings auftreten, besteht eine technische und wirtschaftliche Motivation für ein besseres Verständnis der Beanspruchung der Tunnelröhre in Tunnellängsrichtung während der Bauphase. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, eine zusammenhängende Berechnungsmethode zur Betrachtung dieser Situation auf Basis analytischer Ansätze zu entwickeln und relevante Gesichtspunkte, die die Beanspruchung der Tunnelröhre bereits in der Bauphase beeinflussen, zu identifizieren und quantitativ zu beschreiben. Es werden weitestgehend analytische Ansätze verwendet, um eine möglichst durchgängige, verständliche und transparente Berechnungsmethodik zu gewährleisten.

Dieses erste Memorandum zur Lehre und Forschung an deutschsprachigen Hochschulen auf dem Gebiet der zerstorungsfreien Prufung im Bauwesen gibt einen Uberblick hinsichtlich der akademischen Ausbildung und zeigt mogliche Schwerpunkte vor allem in der Lehre auf. Diese Schwerpunkte berucksichtigen auch aktuelle Entwicklungen und Themen auf dem Gebiet der Forschung. Es werden Anregungen zur Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Lehr-Curricula im Hinblick auf eine umfassende und solide fachliche Ausbildung der Studierenden des Bauwesens und angrenzender Fachrichtungen gegeben. Inhaltlich und formal lehnt sich der Beitrag an dem Memorandum der Hochschullehrer im Fachgebiet „Werkstoffe im Bauwesen“ (Breit et al., 2012) an und beruht auf einer Initiative des Unterausschusses Ausbildung – Arbeitsgruppe Ausbildung in der Hochschule – des Fachausschusses ZfP im Bauwesen der Deutschen Gesellschaft fur zerstorungsfreie Prufung (DGZfP). Die Hauptredaktion wurde ubernommen von Prof. Christian U. Grosse (TU Munchen) und Prof. Ralf W. Arndt (FH Erfurt).

Die Aktivierung der Mantelreibung von Bohrpfählen kann nur dann erfolgen, wenn auch eine Setzung des Bohrpfahls stattfindet. Werden Bohrpfähle im Festgestein gegründet, so kann diese Setzung grundsätzlich nicht garantiert werden und die Mantelreibung darf nach den gültigen Regeln der Technik in diesem Fall nicht angesetzt werden. Aus diesem Grund werden derartige Bohrpfähle im Festgestein in der Regel als reine Spitzendruckbohrpfähle dimensioniert, welche die Lasten nur über die Pfahlfußfläche in den Untergrund ableiten. Mithilfe eines Einbauteils in Form einer Stauchdose, die in den Pfahl eingesetzt wird, konnte unter Laborbedingungen an kleinformatigen Bohrpfählen gezeigt werden, dass eine definierte, vorher festgelegte, reproduzierbare Setzung erreicht werden kann. Die maximal mögliche Setzung kann dabei durch die Konstruktion der Stauchdose in nahezu beliebiger Größenordnung spezifisch vorgegeben werden, sodass keine unkontrollierte, größere, gegebenenfalls für das zu gründende Bauwerk schädliche Setzung, erfolgen kann. Gleichzeitig kann durch die massive Konstruktion der Stauchdose nach erfolgter Setzung (respektive dem „Schließen“ der Dose) der Widerstand über die Pfahlfußfläche uneingeschränkt aktiviert oder angesetzt werden. Die Installation der Stauchdose ermöglicht somit den Ansatz eines größeren Gesamtwiderstandes des Bohrpfahls und somit eine deutlich wirtschaftlichere Gründung als sie derzeit praktiziert wird.

In dem folgenden Bericht wird ein Forschungsvorhaben vorgestellt, welches das Ziel verfolgte, ein System zu entwickeln, mit dessen Hilfe die solare Strahlung auf Klinkerfassaden fur Heizzwecke nutzbar gemacht werden kann. Das System wurde an klein- und grosformatigen Versuchsaufbauten unter realen Wetterbedingungen getestet. Neben der messtechnischen Bestimmung des Entzugspotenziales wurden weiterhin die fur die technische Umsetzung wichtigen Fragestellungen bearbeitet. Ein besonderer Fokus lag bei der Entwicklung von praxistauglichen Einbaumethoden unter Verwendung von etablierten und genormten Bauprodukten. Fur die gewahlte Versuchsanordnung konnte an sonnigen Wintertagen ein Energieangebot von ca. 0,4 kWh/m2 Fassade und Tag gemessen werden. In den Sommermonaten erhohte sich das Energieangebot auf ca. 2,6 kWh/(m2·d). Nach ersten Erkenntnissen scheint die Nutzung dieser Energie mithilfe von Warmepumpen technisch moglich. “Energieklinker” – A system to utilize the solar heat radiation on clinker facades. The featured research project was aiming to develop and test a specially modified clinker facade which would convert solar irradiation on the facade into energy suitable for heating purposes. The system was tested in medium and large scale experimental setups under real weather conditions. The main objective was to measure the energy extraction potential but also all other issues regarding the technical feasibility had to be taken into account. A very strong focus was laid on a practicable installation method using established and standardized construction products. For a sunny winter day an energy extraction potential of 0.4 kWh/m2 of facade and day was measured. During summer days, an extraction potential of up to 2.6 kWh/(m2·d) could be observed. Initial findings allow the assumption that this energy could be utilized by applying a heat pump.

Der Beitrag befasst sich mit der Beanspruchung des Tunnel-Abdichtungssystems durch Belastungen aus Gebirgs- und Wasserdruck. Dazu wurden in einem Versuchsprogramm am Institut für unterirdisches Bauen der FH Münster reale Randbedingungen des Tunnelbauwerks durch Variation verschiedener Einflussgrößen und Parameter nachgebildet, um möglichen Grenzfallbetrachtungen im Hinblick auf die Beanspruchung des Abdichtungssystems nachzugehen. In den Laborversuchen zeigte sich ein Einfluss aus der Abdichtungsrücklage der Spritzbetonschicht, der Belastungsart, den Materialien und Materialdicken. Die Dichtungsbahnen wiesen bei einigen Versuchen an der Oberfläche Beschädigungen in Form von Einkerbungen und Schrammen auf, die zu einer Reduzierung der Ausgangsdicke der Materialien führte. In Einzelfällen wurden die Dichtungsbahnen perforiert. Die wesentlichen Untersuchungsergebnisse werden nachfolgend dargestellt.

Die Schnittgrößen für Elementdecken dürfen wie für Ortbetondecken bestimmt werden. Unter Berücksichtigung geometrischer Veränderungen dürfen diese dann für die Bemessung der erforderlichen Biege-, Querkraft-, und Verbundbewehrung verwendet werden, letztere beiden werden in der Regel durch zugelassene Gitterträger abgedeckt. Im Stoßbereich zweier Elementplatten kann die Ausbildung eines Tragstoßes erforderlich werden, sofern die tragende Biegebewehrung der Elementplatte gestoßen werden muss und nicht über einem Auflager endet. Der Tragstoß kann parallel oder senkrecht zur Elementplatten-, und Gitterträger-Längsrichtung verlaufen und ist nach DIN EN 1992–1–1 zu bemessen. Erstmalig wurden hierzu experimentelle Untersuchungen an Elementplatten durchgeführt und so die Regelungen der DIN EN 1992–1–1 hinterfragt. Anhand der durchgeführten Experimente und unter Einbeziehung der Literatur können die bisherigen Regelungen grundsätzlich bestätigt werden. Dabei ist bei der Ausführung des Tragstoßes vor allem auf eine ausreichende Übergreifungslänge sowie die Anordnung einer Umschließungsbewehrung im Anfangs- und Endbereich des Stoßes zu achten.

Im Rahmen eines Ringversuchs wurden verschiedene Strukturdefekte und Einbauteile in Elementwande eingebaut. Die Messung der Wande erfolgte anschliesend durch mehrere Messteams mit unterschiedlichen zerstorungsfreien Prufverfahren. Zum Einsatz kamen hierbei das Ultraschall-Echo- und das Impact-Echo-Verfahren sowie das Impuls-Radar-Verfahren. Zur Verbesserung der Vergleichbarkeit zwischen den unterschiedlichen Prufverfahren wurde auf die Elementwande ein einheitliches Messraster aufgebracht. Fur eine moglichst objektive Messung der Wande erhielten die Messteams vor den Messungen keine Detailinformationen zu den Strukturdefekten oder Einbauteilen. Die Prufaufgabe bestand darin, die Wande mit dem jeweiligen Prufverfahren zu untersuchen. Anschliesend wurden die Ergebnisse der Messteams zentral gesammelt und ausgewertet. Anhand der zentralen Auswertung sollten Aussagen zu den eingebauten Inhomogenitaten abgeleitet werden. Hierdurch kann zum einen die Leistungsfahigkeit der Prufverfahren an unterschiedlichsten Inhomogenitaten getestet werden, zum anderen konnen die Ergebnisse und somit die Prufverfahren untereinander verglichen werden. Zu diesen in der Praxis immer haufiger vorkommenden Fragestellungen konnen grundsatzliche Aussagen zum Einsatz von zerstorungsfreien Prufungen bei Elementwanden erhalten werden. Uber die Ergebnisse dieses Ringversuchs wird nachfolgend berichtet. Detection of structural defects and built-in parts in prefabricated walls using non-destructive testing methods In cooperative tests, different structural defects and built-in parts were embedded in prefabricated walls. Series of tests for measurement were conducted by several researchers, using three different non-destructive testing methods: Ultrasonic-Echo, Impact-Echo and Impulse-Radar Technique. To increase comparison between testing methods, a standardized measuring grid was placed on the prefabricated walls. For objective results researchers did not get any detailed information in regard to the structural defects or built-in parts. Testing task was to scan the walls, using the described methods. To derive conclusions about the embedded inhomogeneities, data was centrally selected/pooled and analyzed. Hereby the effectiveness of testing methods can be validated and results hence testing methods can be compared. For the described incidences, essential conclusions can be obtained for using of non-destructive testing methods in prefabricated walls. Results of the investigation will be reported in the following article.

Der Beitrag befasst sich mit der Nachweisbarkeit von Strukturdefekten in Elementwanden mittels zerstorungsfreier Prufverfahren. Innerhalb einer Versuchsreihe wurden in Elementwanden vordefinierte Fehlstellen eingebaut, die wahrend der Betonage auf der Baustelle auftreten konnen. Die Messungen wurden durch verschiedene Messteams mit Ultraschall-Echo-, Impact-Echo- und Impuls-Radar-Verfahren an einem vorgegebenen Messraster ausgefuhrt. Dabei konnten die Strukturdefekte vielfach zerstorungsfrei nachgewiesen werden. Die wesentlichen Untersuchungsergebnisse werden nachfolgend dargestellt. Verification of Failure in Prefabricated Walls Using Non-Destructive Testing Methods This essay deals with the verification of failure in prefabricated walls using non-destructive testing methods. Series of tests were carried out considering several imperfections which might occur on site during construction. Three measuring methods were used by different parties to carry out the tests. These methods were the Ultrasonic Echo Method, the Impact-Echo Method and Impulse Radar Technique, where in many cases failure could have been detected in using these methods. The main research results are presented here.

Bisherige Auswertungen bei diversen Tunnelprojekten ergaben, dass bei Tunnelinnenschalen die Firstspaltverpressung nicht immer zerstorungsfrei nachgewiesen wurde. In Bereichen, die beispielsweise durch eine freiliegende Bewehrung in der Firste instand gesetzt werden mussen, ist der Nachweis des Verpressguts von groser Bedeutung. In Laborversuchen wurde an Betonprobekorpern dieser Fragestellung durch Variation verschiedener Einflussgrosen und Parameter experimentell nachgegangen. Im Anschluss daran erfolgte die praktische Umsetzung der Versuchsergebnisse auf einer Tunnelbaustelle im Bereich von detektierten Fehlstellen im Firstbereich. Durch den Einsatz spezieller Verpressguter und Vorbehandlungen konnte die Tunnelinnenschale mit dem Verpressgut in diesem Bereich zerstorungsfrei einwandfrei nachgewiesen werden. Verification of Ridge-Gap Grouting by Measuring the Shell Thickness of the Inner Tunnel Layer by Non-Destructive Testing Previous evaluations of various tunnel projects showed results where the ridge-gap grouting of the inner tunnel shells was not always been non-destructively proven. In areas which, for example, have to be repaired through exposed reinforcement in the ridge, the proof of the grouting material is of great importance. This problem was explored experimentally in laboratory tests on concrete test specimens through variation of different actuating variables and parameters. Afterwards, the experimental results were put into practice in areas of detected flaws in the ridge area on a tunnel construction site. The inner tunnel shell with the grouting material could be proved perfectly non-destructively by using special grouting material and pre-treatments in this area.

Dieser Beitrag befasst sich mit der Qualitatssicherung bei der Herstellung von Elementwanden als wasserundurchlassige Betonkonstruktionen nach der WU-Richtlinie des DAfStb. Dazu wurde im Rahmen von diversen Untersuchungen an der FH Munster wahrend der Bauausfuhrung vor allem solchen Aspekten nachgegangen, die besonders haufig bei dieser Bauweise als Schadensursache identifiziert worden waren oder bei denen die WU-Richtlinie ein vergleichsweise hohes Qualitatsniveau erwartet. Auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse werden abschliesend Empfehlungen zum Umgang mit Elementwanden gegeben.

In Versuchen konnte das Arbeitsmodell des Deutschen Ausschusses fur Stahlbeton fur Feuchtebedingungen in einem Betonbauteil unter einseitiger Beaufschlagung mit druckendem Wasser auf 15 cm dicke Betonfertigteilwande, die liegend hergestellt wurden, erweitert werden. Bei Wanddicken von 15 cm wurde trotz unterschiedlichen Beaufschlagungen mit druckendem Wasser uber einen Zeitraum von einem Jahr kein signifikant unterschiedlicher Feuchtedurchtritt (weder qualitativ noch quantitativ) festgestellt. Der geringe Wasserzementwert der Fertigteile sowie die liegende Herstellung und Verdichtung lassen vermuten, dass in den Versuchen nur eine Feuchteabgabe aufgrund von Diffusion des anfanglich vorhandenen Uberschusswassers festgestellt wurde. Moisture Transport in 15 cm Thick, Horizontally Lying Manufactured, Waterproof Pre-Cast Reinforced Concrete Construction at Pressuring Water The working model of the “Deutscher Ausschuss fur Stahlbeton” (German Commission for Reinforced Concrete) for humidity conditions in a concrete component under a one-sided loading with pressuring water on pre-cast reinforced concrete walls, which were manufactured in a lying position, could be broadened in tests. For wall thicknesses of 15 cm, in spite of varying loading with pressuring water over a period of one year, no significantly varying moisture transfer (neither qualitative nor quantitative) could be determined. The low water-cement ratio of the precasted segments, as well as the manufacturing in lying position, and the densification lead to the assumption that in the tests, a moisture emission was determined only as a result of the diffusion of the initially present excess water.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit moglichen Fehlern, die wahrend des Herstellungsprozesses von Tunnelinnenschalen entstehen konnen. Dabei werden die einzelnen Herstellungsphasen, Arbeitsablaufe sowie unterschiedliche Rahmenbedingungen in Bezug auf mogliche Schaden und Mangel an der Tunnelinnenschale einer Analyse und Bewertung unterzogen. Dies beginnt mit den vorbereitenden Masnahmen zur Verlegung der Abdichtung und dem Einbau der Abdichtung, geht uber den Bewehrungseinbau, die Ausbildung des Schalwagens bis zum Betonieren der Schale sowie deren Nachbehandlung und die Beseitigung entstandener Fehlstellen. Es erfolgt anschliesend eine Zuordnung in unterschiedliche Verantwortungsbereiche bzw. Ursachen. Anhand dieser Untersuchungen lassen sich Empfehlungen zur Reduzierung und Vermeidung von Fehlerquellen sowie zur Qualitatssteigerung von Tunnelinnenschalen ableiten. Source of Errors during the Manufacturing Process of Internal Tunnel Shells This present contribution is concerned with possible mistakes which can develop during the production process of internal tunnel shells. The individual manufacture phases, operational sequences as well as the different basic conditions regarding possible damage and an evaluation and analysis of the internal tunnel shells deficiencies are submitted. This begins with the preparatory measures for the laying of the insulation and the mounting of the insulation, the reinforcement mounting, the drilling of the formwork car, and the concreting of the sealing and the installation of the sealing, the armouring installation. An assignment occurs afterwards of different areas of responsibility and causes. On the basis of these investigations, recommendations are made regarding the reduction and avoidance of sources of error as well as the quality increase for internal tunnel shells.

Der vorliegende Beitrag befast sich mit dem Einflus von zerstorungsfreien Prufmethoden zur Bestimmung der Tunnelinnenschalendicke und der Auswertung eines auf einer Baustelle durchgefuhrten Untersuchungsprogramms. Die Bandbreite der Untersuchungen bilden dabei an drei Tunnelblocken unterschiedlich eingesetzte Mesverfahren und ihre jeweilige spezifische Eignung, verschiedene Mesteams sowie unterschiedliche Mesraster, die jeweils vor und nach der Firstspaltverpressung zum Einsatz kamen und analysiert wurden. Als wichtiger Parameter zum Einflus der Mesqualitat ist hierbei die durchzufuhrende Kalibrierung der Mesgerate am Einsatzort zu nennen, die die Grundlage der Mesgenauigkeit bildet. Weiterhin konnte die Qualitat bzw. der Erfolg der durchgefuhrten Firstspaltverpressung mittels eines Injektionsgutes in den Messungen nicht zweifelsfrei bestatigt werden und wurde daher zusatzlich durch Kernbohrungen und endoskopische Aufnahmen uberpruft. Mit den daraus gewonnen Erkenntnissen werden wesentliche Aspekte und Empfehlungen aufgefuhrt, die im Umgang mit den zerstorungsfreien Prufmethoden zur Dickenbestimmung einer Tunnelschale zu beachten sind und in zukunftige Projekte einfliesen sollten.