Further development of yielding elements and connecting elements for shotcrete / Weiterentwicklung von Stauchelementen und Spritzbetonanschlüssen

Yielding elements in combination with shotcrete linings are used in Austria since 1994, replacing the previous method of leaving open gaps. The first system, used at the Galgenbergtunnel, consisted of groups of axially loaded steel pipes with manufactured local weakness. The resistance of those elements showed a pronounced oscillation during shortening. This triggered a first improvement of the elements in the late 1990ies. Those elements were called LSC (Lining Stress Controller) and subsequently successfully used on a significant number of projects around the world. Recently, the yielding elements have been further optimized aiming at easier production and lower costs. Still using steel pipes, those are filled with porous material, increasing the elements' capacity. With sequential excavation, construction joints in the shotcrete lining are necessary. Producing quality joints appears to be difficult without special connecting elements. The so produced connections are thus potential points of weakness, reducing the lining capacity. A prototype of a connecting element was developed, which can be easily produced and installed. Site tests have been successfully conducted at the tunnel Stein in Austria.
Stauchelemente in Kombination mit Spritzbetonauskleidungen werden in Österreich seit 1994 eingesetzt und ersetzen damit die zuvor verwendeten offenen Deformationsschlitze. Das erste am Galgenbergtunnel eingesetzte System bestand aus Gruppen von axial beanspruchten Stahlrohren, bei denen lokal Schwächungen vorgesehen waren. Die Arbeitslinie dieser Elemente wies eine starke Oszillation während der Stauchung auf. Das System wurde in den späten 1990er-Jahren verbessert. Diese Elemente wurden Lining Stress Controller (LSC) genannt und bei vielen Projekten erfolgreich eingesetzt. Kürzlich wurden die Elemente weiterentwickelt mit dem Ziel, die Produktion zu vereinfachen und die Kosten zu senken. Das Konzept der Stahlrohre wurde beibehalten, diese jedoch mit einem porösen Füller versehen, was zusätzlich die Energieaufnahme der Elemente erhöht. Bei sequenziellem Vortrieb ergeben sich systembedingt Arbeitsfugen in der Spritzbetonschale. Ohne entsprechende Vorkehrungen ist das Herstellen von qualitativ hochwertigen Arbeitsfugen schwierig. Die Verbindungen sind potenzielle Schwachstellen, die das Tragvermögen der Spritzbetonschale reduzieren können. Ein Prototyp eines Verbindungselements zur Vermeidung solcher Schwachstellen wurde entwickelt und erfolgreich im Tunnel Stein in Österreich unter Baustellenbedingungen getestet.