Deformation measurements of tunnel segments at a newly developed test rig / Deformationsmessungen an Tübbingen mit einem neu entwickelten Prüfstand

With the use of tunnel boring machines under different geological and geotechnical conditions, the support with precast elements has been state of the art for decades. For the verification of the load-bearing and deformation behaviour of these high-strength reinforced concrete elements under exact known loading conditions, a test rig has been developed and implemented in a cooperation between experts of Austrian Federal Railways (ÖBB-Infrastruktur AG, SAE Fachbereich Bautechnik/Tunnelbau) and the Montanuniverität Leoben (Chair of Subsurface Engineering). The newly developed segment test rig allows biaxial tests on real segments. Due to the modular construction it is feasible to test segments with different geometries and dimensions. The obtained findings should be included in the optimization of these elements. Furthermore, the optimisation of the reinforcement design and replacement of steel bar reinforcement with fibre reinforcement is being investigated. With this test rig, an important step has been taken towards new technologies and materials in the field of segment linings. Currently, tests with distributed fibre optic sensing systems are carried out in cooperation with the Graz University of Technology (Institute of Engineering Geodesy and Measurement Systems - IGMS). A fibre optic sensing cable can be embedded in the segment during production and used for lifelong in-situ deformation measurements of the segment.
Bei einem kontinuierlichen Vortrieb mit Tunnelvortriebsmaschinen zählt der Ausbau des aufgefahrenen Hohlraums mit Tübbingen seit Jahrzehnten zum Stand der Technik. Zur Verifizierung des Trag- und Verformungsverhaltens der Tübbinge bei unterschiedlichen geologischen und geotechnischen Verhältnissen unter definierten Belastungs- und Auflagerbedingungen wurde in enger Kooperation zwischen der ÖBB-Infrastruktur AG (SAE Fachbereich Bautechnik/Tunnelbau) und dem Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben ein Prüfstand geplant und realisiert, der biaxiale Versuche an Tübbingen ermöglicht. Durch den modularen Aufbau ist das Prüfen von unterschiedlichen Tübbinggeometrien sowie -abmessungen möglich. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen in die Tübbingoptimierung einfließen. Unter anderem sollen Optimierungen des Bewehrungsdesigns und die mögliche Verwendung von Faserbewehrung untersucht werden. Zukünftig bietet dieser Prüfstand neue Prüfmöglichkeiten zur Weiterentwicklung des Tübbingausbaus und dessen Materialien. Derzeit werden Versuche mit faseroptischen Messsystemen in Kooperation mit dem Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme (IGMS) der Technischen Universität Graz durchgeführt. Das faseroptische Sensorkabel wird während der Herstellung in den Tübbing eingebettet und kann zur In-situ-Deformationsmessungen über die gesamte Lebensdauer des Tübbings genutzt werden.