Scheibenbemessung der Pressenkraftdurchleitung bei TVM-Vortrieben

Die Scheibenbeanspruchung von Tübbingfertigteilen (Tübbings) infolge der Durchleitung konzentrierter Pressenkräfte aus der Tunnelvortriebsmaschine (TVM) ist ein in der Literatur bisher kaum behandeltes Thema. Das liegt vor allem daran, dass es sich dabei um eine im Bauzustand und meist nur kurzzeitig, an einzelnen lokalen Stellen wirkende Beanspruchung handelt, die häufig durch die in Deutschland übliche bzw. durch die Regelwerke vorgegebene Mindestbewehrung (weitgehend) abgedeckt ist. Dabei wird oft verkannt, dass die Scheibenbeanspruchung neben der unmittelbaren Lasteinleitung (Nachweis Teilflächenpressungen) den für die Tübbingbemessung maßgebenden Lastfall darstellt und nach den Erfahrungen der Verfasser die häufigste Schadensursache an Tübbings darstellt. Insofern sollten die entsprechenden Nachweise sorgfältig geführt werden, insbesondere dann, wenn aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Mindestbewehrung abgemindert werden soll, oder wenn andere Bewehrungsformen (z. B. Stahlfasern) zum Einsatz kommen. Im vorliegenden Beitrag werden Tafelwerke als übersichtliche Hilfsmittel zur Verfügung gestellt, die ohne EDV-Berechnungen sowohl eine schnelle Optimierung der Tübbingteilung und der Pressenanordnung ermöglichen, als auch als Grundlage für die Bemessung herangezogen werden können. Zudem werden zur komplexen Modellbildung der rechnerischen Berücksichtigung von unvermeidlichen Toleranzen entsprechende Hinweise gegeben. Es wird dann auf unterschiedliche Bemessungsformate, insbesondere zur Begrenzung der Rissbreiten, näher eingegangen und vor dem Spannungsfeld der divergierenden Anforderungen an Wirtschaftlichkeit, Robustheit und dem Erkennen der relevanten Einflüsse diskutiert. Abschließend werden Vorschläge für eine ingenieurmäßige Nachweisstrategie gegeben.

Consideration of in-plane tensile stresses in precast tunnel segments induced by thrust forces
In-plane tensile stresses due to concentrated jacking loads induced by the tunnel boring machine (TBM) in precast concrete (PCC) tunnel segments is a subject that is rarely found in literature. This is mainly due to TBM advance being a temporary construction state leading to local tensile stresses with the segment reinforcement required typically does not exceed the predefined minimum reinforcement specified e.g. in design standards and guidelines. The relevance of the in-plane stress state is often misjudged although the related tensile stresses govern with respect to the majority of damages, i.e. cracks in segmental linings, according to our experience in tunnel projects over many years. A careful consideration of this load case is necessary, especially in cases where the minimum reinforcement may be decreased or an alternative type of reinforcement such as steel fibres is utilised. The present article provides some useful tables for analysing in-plane tensile stresses due to TBM-jacks (without further numerical calculations) considering the governing input parameters. The tables provide a quick method to optimise the various jack configurations and jack shoe sizes and may also be used as the basis for detailed design. In addition, the consideration of unavoidable tolerances in the structural system is discussed. For these cases guidance is provided regarding the structural models of the relevant load situations and the different design philosophies, in particular for calculation of the crack width. A brief discussion in the context of the divergent requirements (cost-efficient construction, robustness) and recognition of relevant influences follows. Finally, the authors propose an engineering design strategy for this particular load case.