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Lernende 6 Lernende
Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 25.06.2021 / 22.08.2021
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Ausbruchsicherung: Pfändung (Marciavanti)

was

Ziel

Einsatz

Verzugsbleche, vorauseilend in Baugrund eingeschlagen

Ziel: Tunnel über Abschlagslänge sichern, bis Sicherung aus Spritzbeton und Stahlbögen nachgeführt wird

Einsatz: in stanfestem Baugrund

Stahlbögen: Auflager der Pfändung

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Lückenlos geschlagener Verzug

 

- Verzugsbleche geschlossen über Stahlbogen

- Länge Verzugsbleche ca. 1.5 x Bogenabstand

- Abstandshalter meist Holzkeile oder Spritzbeton

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Nicht lückenlos geschlagener Verzug

- Verzugselemente um eine Elementlänge versetzt

- Länge Verzugsbleche ca. 2.5 x Bogenabstand (geschlossene Pfändung) 

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Spiesse:

Was

Einsatz 

Material

dem Vortrieb vorauseilende Sicherung, Länge ca 3-4 x Bogenabstand, Spriessen auf Stahlbögen aufgelagert

Einsatz: in stark geklüftetem Fels (nicht für Pfändungsbleche geeignet)

Material: Profilstähle, Rundstöhle, Rohre mit Mörtelaustritt (Injektion des Bohrlochs)

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Felsanker

Bestandeile

Unterteilung

Bestandteile: Ankerkopf, Ankerstab, Verbundbereich (Vorrichtung zur Krafteinleitung)

Unterteilung: 

- Material (Stahlanker, GFK-Anker)

- Verund (Freispielanker, Vollverbundanker)

- Krafteinleitung (schlaff/passiv, vorgespannt/aktiv)

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Felsanker Typen

Freispielanker

Vollverbundanker

Expansionsanker

Mörtelanker (SN-Anker, Perfoanker)

Kunstharzklebeanker

Spreizhülsenrohranker

Swellex-Anker

Schwere Anker

 

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Felsanker: Wirkungsweise

- Sicherung des Ausbruchprofils oder Ortsbrust

- punktuell als Sicherung von potentiellen Bruchkörpern

- lokal zur Bewehrung des Gebirges

- systematisch zur Erzeugung eines Ausbauwiderstands

Punktuelle Sicherung von Bruchkörper: 

- Anker senkrecht zu massgebender Trennfläche

- genügende Verankerungslänge im gesunden Gebirge

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Anker unwirksam

- ausserhalb oder innerhalb Bruchkörper

- stark zerklüftetes, lockergesteinsartiges Gestein

- Bruchkörper mit geringer Gesteinsfestigkeit

→ flächenhafte Sicherung (Armierungsnetz, Spritzbeton, Schale)

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Bewehren des Gebirges

verbinden von Gesteinslagen

Lage oder Bruchkörper können sich nicht lösen

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Systemankerung

regelmässigee Anordnung der Anker

flächige Sicherung des Profils

Ausbauwiderstand

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Felsanker Tragfähigkeit

Faktoren für Tragsicherheit:

- Festigkeit Ankerstab (Material aus Stahl, Glasfaser)

- Durchmesser Ankerstab (Reduktion QS bei Gewinden)

- Traglast Ankerkopf (Durchstanzen, Verformung)

- Gesteinsart (Haftung, Verwitterung)

- Eigenschaften der Verankerung (Art, Länge, Durchmesser Bohrloch, Festigkeit Injektionsmittel)

GFK-Stäbe: können grösste Kraft P aufnehmen, spröd

Swellex-Anker: ausgeprägtes Fliessverhalten

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Versagensmechanismen

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Versagensmechanismen bei Vollverbundankern (Massgebend ist kleinste Kraft)

- Bruch des Ankerstabs (Bruchlast Ppl im Zugglied)

- Versagen der Verankerung im Gebirge ausserhalb des Bruchkörpers (Verankerungskraft \(P_{VG}=(l-h)\pi d \tau_m\))

-Versagen der Verankerung im Bruchkörper (Verankerungskraft \(P_{VB}=max(P_A,h\pi d \tau_m); P_A:\)Bruchlast Ankerplatte)

Verbundspannung: abhängig von Gesteinstyp, mittels Auszieheversuch bestimmen

Versagen: plötzlicher Kollaps der Sicherung vermeiden --> Dunktiles Versagen des Ankers (innerhalb Ankerstabes), möglich durch lange Ankerlänge (Erhöhung Mantelfläche)

Freispielanker: Kraftübertragung innerhalb Bruchkörpers ausschliesslich über Ankerplatte

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Vor und Nachteile von Ankern

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Ortsbeton

-endgültige Sicherung und Verkleidung von Hohlräumen

-selten für Ausbruchsicherung

Ortsschale als definitive Verkleidung: nach Durchschlag des Tunnels, parallel zu Vortriebsarbeiten

Funktionen definitiver Verkleidung: statische Funktion, Abdichtung, Glatte saubere Oberfläche, 

Betonstärke: >25cm

Bewehrung: Nur in statisch begründeten Fällen, muss selbsttragend sein, erschwert Betonverdichtung

Allgemein: Ausschalung nach 12-36h, Betoniergeschwindigkeit von QS-Grösse abhängig

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Ortsbeton: Anforderung an Schalung bzw. Schalungswagen

Einfüllen Beton

Verdichtungs BEton

Injektionsstutzen

Probleme

Anforderung an Schalung: 

-versetzbar - fahrbar - einklappbar

-ausreichende Steifigkeit 

-Durchfahrmöglichkeit bei Durchmesser > 6m

-Platz für Durchführung der Lutte

-Sohlgewölbe

-Stirnabschalung

Einfüllen Beton: Schalungsfenster oder Stirnabschalung

Verdichtung Beton: Tauchvibratoren oder Schalungsrüttler

Injektionsstutzen: zum Nachinjizieren im Firstvereich

Probleme: 

- gute Baustellenorganisation (Ausbruch-, Sicherungs-, Abdichtungs-, Bewehrungs- und Betonierarbeiten parallel)

- frühe Belastung des Frischbeton (entsprechende Betonzusammensetzung; inkompressible Zwischenschicht (Noppenprofile) erlauben gewisse Gebirgsbewegungen bevor Gewölbe belastet wird)

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Was ist Felsmechanik

Gleichgewicht, Bewegung, Verformung von Fels unter Wirkung von Kräften

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Fleshydraulik

Strömung des Wassers durch den Fles

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Strukturgeologie

Befasst sich mit Verformungen und Bewegungen der Erdkruste unter Wirkung von Kräften

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Über Tage (Bau)

Strassen-, Kraftwerk-, Hochbau und Rohstoffgewinnung

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Unter Tage (Bau)

Verkehr, Unterirdischer BHF

Ver- und ENtsorgung

Lüftung

Lagerung radioaktiver Mat.

Rohstoffgewinnung

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Ölförderung

Problem der Stabilität: Verformung bei tiefen Bohrungen

Ergiebigkeit abhängig von Durchlässigkeit des Fels, Durchlässigkeit kann durch künstliche Erzeugung von Klüften (hydrofracturing) erhöht werden

Härte des Gesteins hat Einfluss auf Verschleiss (Leistung und Kosten)

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Über Tage: Gefährdungbild

Beschreibt mögliche kritische Situationen oder unerwünschte Ereignisse für ein Bauwerk (Niederbruch, unzl. Verformung, zu hohe Wasserverluste)

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Über Tage: Problemstellung

Standsicherheit 

(natürliche Felsböschungen oder Felsabschnitte) 

beeinflusst durch: Vorhandensein, Beschaffenheit und Eigenschaften der Trennflächen

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Über Tage: Talsperrenbau:

Standsicherheit und Verformungsverhalten (Felsfundation) 

Durchlässigkeit (Fels)

Standischerheit der Talflanken

Aus Wasserdruck resultierende Kraft wird von Mauer aufgenommen und in Felsuntergrund eingeleitet

Grosse Beanspruchung in Gründungsbereich von Bogenstaumauern (konzentrierte Krafteinleitung)

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Gründungsbereich

Instabilität des Gründungsbereich --> Versagen der Staumauer

Ungleichförmige Setzung entlang der Gründung --> Beeinträchtigung der Tragsicherheit oder Gebrauchstauglichkeit (Rissbildung)

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Fels in Reservoirflanken

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Unter- oder Umströmung der Talsperre durch seeseitigen Wasserdruck

Instabilität kann Mauer gefährden

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Brücken und Gebäudefundationen 

Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit

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Gebäudefundationen

Schwirigkeiten bei heterogenem Baugrund, verwittertem Fles, Karsthohlräume im Fundationsbereich

Problem der Setzungsdifferenzen (Schiefe, Rissbildung)

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Lösbarkeit von Fels

Gibt an, wie leicht sich das gestein abbauen lässt

Beeinflusst Bauzeit und Baukosten (v. a. Steinbrüche)

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Unter Tage

Untertagbauten werden je nach Zweckbestimmung in unterschiedlichen Tiefen und mit unterschiedlichen Abmesungen erstellt

Stabilität oder Gebrauchstauglichkeit des Hohlraums:

- Lösbarkeit des Gesteins --> Verschleiss der Bohr- und Abbauwerkzeuge (Bauzeit, Baukosten)

- Wasserzutritt --> Erschwerte Vortriebsarbeiten, Gefährdung Arbeitssicherheit