Online-Monitoring und Berechnung der Betonspannungen infolge thermischen Zwangs für ein Trogbauwerk am Hauptbahnhof Berlin

Das Trogbauwerk N führt die Nord-Süd-Linien des Hauptbahnhofes Berlin auf Geländeniveau. Der hohe Grundwasserdruck erforderte die Kopplung der Trogsohle mit der Unterwasserbetonsohle. Weil hierdurch die lastunabhängigen Verformungen behindert werden, ist mit hohem Zwang zu rechnen. Zur Erfassung des Zwangs waren über das Regelwerk hinausgehende Annahmen notwendig. Die Deutsche Bahn hat deshalb das Online-Monitoring zwangrelevanter Größen an einem repräsentativen Trog entschieden. Die Messungen begannen am Herstelltag dieses Blockes und werden im Bahnbetrieb fortgeführt. Über das Monitoring der Temperaturen, Relativverschiebungen und Pfahldehnungen ist bereits berichtet worden. In diesem Bericht werden die Ergebnisse der Betonspannungsmessungen im Zentrum der Trogsohle vorgestellt. Die Spannungen werden von der MPA Braunschweig in zwei Richtungen und zwei Ebenen mit hierfür entwickelten Sensoren gemessen.
Die Spannungen im frühen Betonalter werden von der Abbindewärme des Betons und vom Klima maßgeblich beeinflußt. Im nahezu gesamten Zeitraum traten am unteren Rand der Trogsohle Zugspannungen auf, während der obere Rand unter Druckspannungen stand. Untere Einrisse waren sehr wahrscheinlich. Die Zugspannung im Alter von 8 Wochen wurde als bleibender Sockelbetrag in den erhärteten Beton exportiert.
Der frühe Zwang ist bei der Ausführungsplanung nicht näher untersucht worden. In diesem Bericht werden den Meßwerten Rechenwerte der Spannungen an die Seite gestellt. Ziel der Untersuchung sind Aussagen zur Vorhersagegüte erprobter Näherungsverfahren zur Abschätzung des frühen Zwangs. Die berechneten Spannungen basieren auf den gemessenen Bauteiltemperaturen und Stoffgesetzen, die über Versuche abgeleitet worden sind. Die Behinderung der lastunabhängigen Verformungen im Gesamtsystem wurde an einem Ersatzsystem (Stabwerk) untersucht, in dem sämtliche behindernde Bauteile abgebildet sind. Die nichtlinearen Betonspannungen im Zentrum der Trogsohle wurden mit der Dreischichtenmethode berechnet. Die Gegenüberstellung der gemessenen und berechneten Spannungen ermöglicht Aussagen zur Vorhersagegüte der Ingenieurmodelle.