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Entwicklung von Monitoringsystemen für das geotechnische Sicherheitsmanagement bei Erneuerungsmaßnahmen unter Bahnbetrieb

Projektleitung
Strauss Alfred, BOKU Projektleiter/in
Laufzeit:
01.12.2021-30.11.2022
Art der Forschung
Experimentelle Entwicklung
Projektpartner*innen
Technische Universität Wien, Österreich.
Funktion des Projektpartners: Partner
Mitarbeiter*innen
Beigel Andre, Projektmitarbeiter/in
Polt Markus, Projektmitarbeiter/in
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für konstruktiven Ingenieurbau
Gefördert durch
ÖBB-Infrastruktur Bau AG, Vivenotg. 10, 1120 Wien, Österreich
Abstract
Die ÖBB-Infrastruktur erhält und betreibt etwa 150 Tunnelbauwerke mit einem Alter von mehr als 100 Jahren. Ein Großteil davon sind Mauerwerkstunnels, deren Auskleidung in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein kann (z.B. Bruchsteinmauerwerk, Ziegelmauerwerk, Betonformsteine).
Schäden, verursacht beispielsweise durch Alterung und Einflüssen aus dem Betrieb sowie Anforderungen an aktuelle Lichtraumvorgaben erfordern zum Teil umfangreiche Instandsetzungs- bzw. Erneuerungsmaßnahmen am bestehenden Mauerwerk. Diese Maßnahmen, welche zum Teil unter laufendem Bahnbetrieb abgewickelt werden, gehen meist mit einer temporären Schwächung des bestehenden Tunnelgewölbes einher.
Der Eurocode 7 sieht die Beobachtungsmethode als geeignetes Mittel, wenn eine Vorhersage des geotechnischen Verhaltens schwierig ist. Wesentlich für die Beobachtungsmethode ist, dass ein Hilfsmittel zur Verfügung steht, welches Daten in geeigneter Form zuverlässig liefern kann. Messsysteme, welche sich im konventionellen Tunnelbau etabliert haben, wie z.B. die Durchführung von 3D-Verschiebungsmessungen sind bei Umsetzung von Baumaßnahmen in Mauerwerkstunnels nicht oder nur als zusätzliches Hilfsmittel geeignet.
Für die Wahl eines geeigneten Hilfsmittels für die Beobachtungsmethode sind die im Tunnel vorherrschenden Randbedingungen wesentlich. Diese können sein:
• Betriebliche Randbedingungen – einerseits für die Installation, andererseits für die laufende Beobachtung
• Beschaffenheit des Mauerwerks (Geometrie, Rauigkeit, …)
• Oberleitung (z.B. elektromagnetisches Feld)
• Temperatur bzw. Temperaturschwankungen
• Feuchtigkeit
• Aerodynamische Einwirkungen durch Zugfahrt
• Staub (z.B. durch Zugfahrt, Baumaßnahmen)
• Erschütterungen / Vibrationen (z.B. durch Zugfahrt bzw. Baumaßnahmen)
• Lichtverhältnisse
Die Erfahrung bei der Abschätzung der Tragfähigkeit des Mauerwerks mit numerischen Modellen zeigt, dass bei einem Eingriff in die Tragstruktur die aus den Baumaßnahmen resultierenden Verschiebungen sehr geringe Werte aufweisen. Erste Abweichungen vom Sollzustand können sich speziell bei einem Teilabtrag des Mauerwerkes anhand von lokalen Abplatzungen oder Ablösungen zeigen. Diese können auch bei bereits äußerst geringen und mit den gängigen Methoden nicht erfassbaren Verschiebungswerten auftreten. Daher gilt es bei der Wahl der Hilfsmittel zu beachten, welche Phänomene im Zuge der Beobachtung erfasst werden sollen (z.B. Verschiebungen).

Im gegenständlichen Forschungsvorhaben sollen Monitoringsysteme entwickelt werden, welche im Zuge von Gewölbeinstandsetzungen von alten Mauerwerkstunneln unter Tunnelbedingungen zuverlässig und wirtschaftlich eingesetzt werden können.
Schlagworte
Bauwesen; Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik; Werkstofftechnik; Bruchmechanik (203003); Festigkeitslehre (203007);
Life Cycle Assessment; Monitoring; Quality Control; Safety Assessment; Tunnel Systeme;
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