Strain gauges in pre-cast concrete segments: working principle, evaluation and interpretation / Dehnmessgeber in Tübbingsegmenten - Funktionsweise, Auswertung und Interpretation

In order to obtain an enhanced understanding of the system behaviour, especially with regard to the capacity reserves of the support and general load conditions, measurement pre-cast concrete rings are used at the ÖBB construction lot KAT2 of the Koralm Tunnel. These are equipped with a strain gauge in each reinforcement layer, thus allowing direct measurement of the strains in every pre-cast concrete segment.
Based on this information, the stress distribution in the respective segment cross-section can be calculated, allowing section forces determination by integrating them. The used interpolation method allows the presentation of the section forces over circumference of the entire ring based on the measurement data of each segment, while obeying the constraints by the issue of longitudinal joint capacity.
The applied calculation method is verified by comparing its results with a numerical 3D analysis. The application of the method is presented by a case study of the measurement ring installation at the ÖBB construction lot KAT2 of the Koralm Tunnel. In addition, further room for research and development is briefly outlined.
Um ein besseres Verständnis des Systemverhaltens - speziell im Hinblick auf die Auslastung des Ausbaus und der vorherrschenden Belastungssituation - zu erhalten, werden beim TVM-Vortrieb auf dem Baulos Koralmtunnel 2 (KAT2) der ÖBB-Infrastruktur AG Tübbingsegmente mit Dehnmessgebern, sogenannte Messtübbinge, verwendet. Diese sind mit Dehnmessgebern in beiden Bewehrungslagen, in denen die Dehnungen direkt gemessen werden, ausgestattet.
Anhand dieser Daten kann die Spannungsverteilung im jeweiligen Tübbingquerschnitt errechnet und in weiterer Folge können über Integration die Schnittkräfte ermittelt werden. Die verwendete Interpolationsmethode ermöglicht, unter Berücksichtigung der Längsfugenbelastbarkeit, die Darstellung der Schnittkräfte über den gesamten Umfang des Tübbingrings, ausgehend von den Ergebnissen an der jeweiligen Position der Dehnmessgeber.
Die angewandte Berechnungsmethode wird zur Verifizierung mit den Resultaten einer numerischen 3D-Berechnung verglichen. Die Anwendung dieser Methodik wird anhand eines Fallbeispiels an einem Messtübbingring, der am Baulos KAT2 eingebaut wurde, vorgestellt. Zusätzlich wird noch kurz auf ausstehende Forschungsthemen und Entwicklungen eingegangen.