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Die Festgesteinsschildmaschine, Interaktion zwischen Gebirge und Vortriebssystem, Kompetenz- und Risikoverteilung

GEOMECHANICS AND TUNNELLING, Issue 6 2008
Harald Lauffer Dipl.-Ing.
Festgesteinsschildmaschinen mit ihren Bauformen Einfachschild (TBM-S) und Doppelschild (TBM-DS) haben sich einen wesentlichen Markanteil erobert. Sie werden für einen Vortrieb im Festgestein geringer Standzeit im nachbrüchigen bis gebrächen Gebirge empfohlen. Die Überlegungen über die Interaktion zwischen Gebirge und Vortriebssystem bestätigen die Annahme, dass eine systematische Gebirgsstützung weder im Schneidradbereich noch im Schildbereich gegeben ist. Unter gewissen Umständen kann es jedoch im Schildbereich zur Ausbildung eines sekundären Traggewölbes im aufgelockerten Gebirge kommen. Es zeigt sich, dass vermutete negative Wirkungen des Schneidrads auf die Ortsbrust nicht auftreten und das Lösen weitgehend schonend erfolgt. Der Einsatz von Schaum zur Auffüllung von Nachbrüchen und zur Stabilisierung des Gebirges hat sich bewährt. Portalbereiche und Bereiche geringer Überdeckung sind erforderlichenfalls möglichst vorweg von über Tage aus zu ertüchtigen. Im Fall von Nachbruch- und Verbrucherscheinungen an der Ortsbrust und der Tunnelleibung können Maschinenparameter wie Drehmoment und Vorschubkraft und Bohrkopfdetails das Verhalten einer Festgesteinsschildmaschine in dieser Grenzsituation stark beeinflussen. Da das Baugrundrisiko grundsätzlich dem Auftraggeber zuzuordnen ist, muss sich der Auftraggeber mit diesen Szenarien intensiv auseinandersetzten und eventuell entsprechende Vorgaben für die Gestaltung der TBM machen ohne den Auftragnehmer allzu sehr einzuschränken. Für einen erfolgreichen Vortrieb mit Festgesteinsschildmaschinen im Grenzbereich ist eine partnerschaftliche Zusammenarbeit in allen Phasen der Bauabwicklung von der Vergabe, über die Abstimmung der TBM-Details bis zur Abwicklung des Vortriebs von größerer Bedeutung. Kürzere und längere, planbare und ungeplante Unterbrüche sind bei TBM-Vortrieben unvermeidbar und systembedingt. Die baubetrieblichen Risiken von Unterbrüchen sind der Auftragnehmer-Sphäre, die Folgen für das Verhalten des Gebirges aufgrund einer verlängerten Stehzeit sind der Risikosphäre des Auftraggebers zuzuordnen. The Hard-Rock Shield Machine, Interaction between Rock and TBM System, Distribution of Responsibility and Risk Single-shield and Double-shield machines have gained a significant market share. They are recommended for tunnel driving in unstable and friable rock with short stand-up time. Looking into the interaction between rock and TBM system confirms the assumption that a systematic rock support through the cutterhead or shield does not exist. But it is possible that under specific circumstances a secondary-load bearing arch is formed inside a loosened rock mass above a shield. It appears that the suspected negative effects of the cutter head on the tunnel face do not exist and that tunnel boring is a relatively gentle process. Filling up overbreak volumes with foam has proved successful in stabilising loosening rock mass. The portal areas and areas of low overburden should be treated from above-ground well in advance if necessary. In case of massive overbreak or even downfalls TBM data such as cutterhead torque and thrust or cutterhead details can influence the behaviour of the TBM significantly. As the ground risk rests basically with the owner, he has to give serious consideration to such situations. He may have to specify basic TBMdata and TBM details without imposing too many restrictions on the contractor. A trustful partnership between owner and contractor during all stages of tunnel driving is of utmost importance for successful tunnel boring with hard-rock shield machines in difficult rock conditions. [source]

Untersuchung des Wärmeschutzes von Außenecken über unbeheizten Kellern in Wohngebäuden , die Achillesferse von massiven Außenwänden mit äußerer Wärmedämmung?

BAUPHYSIK, Issue 4 2004
Christoph Geyer Dr. rer. nat.
Außenwände von Wohngebäuden werden häufig als massive Mauerwerkswände mit einer außenliegenden Wärmedämmung erstellt. Bei dieser Wandkonstruktion trennt aber der Mauerwerkssockel der massiven Außenwand im Erdgeschoß die Wärmedämmebene der Außenwand von der Wärmedämmebene der Kellerdecke über einem unbeheizten Keller. Hierdurch entsteht eine linienförmige Wärmebrücke. Die für den Mindestwärmeschutz kritischste Stelle tritt an der Außenecke im Erdgeschoß auf, wo sich je zwei dieser linienförmigen Wärmebrücken überlagern. Daher wird die minimale raumseitige Oberflächentemperatur an dieser Ecke für die Beurteilung des Mindestwärmeschutzes der Konstruktion herangezogen. Durch eine Vielzahl von dreidimensionalen Wärmebrückenberechnungen werden die Konstruktionseigenschaften der angrenzenden ebenen Bauteile herausgearbeitet, welche die minimale, raumseitige Oberflächentemperatur in der Außenecke über einem unbeheizten Keller und damit den Mindestwärmeschutz der Konstruktion beeinflussen. Es zeigt sich, daß eine minimale raumseitige Oberflächentemperatur in der Außenecke von 12, 6 °C erst mit Wärmedurchlaßwiderständen der Tragschale bzw. der gesamten Wandkonstruktion nachgewiesen werden kann, die wesentlich höher als 1, 2 m2K/W sind. Damit ist für diese Art von Außenwänden ein Mindestwärmeschutz nach Tabelle 3, DIN 4108-2 [1] mit einer Anforderung an den Wärmedurchlasswiderstand von R , 1,2 m2K/W nicht ausreichend, um den Mindestwärmeschutz auch für die Außenecke im Erdgeschoß rechnerisch nachweisen zu können. Es wird daher vorgeschlagen, ergänzende Hinweise in die Norm aufzunehmen. Examination of the thermal insulation characteristics of external corners above unheated basements in dwellings , the Achilles' heel of heavy-weight external walls with thermal insulation on the outside? External walls in dwellings consist often of a heavy-weight wall and a thermal insulation fixed outside. With this construction the insulation of the external wall is separated by the plinth of the external wall from the thermal insulation incorporated in the slab above an unheated basement. This results in a thermal bridge along the edge of the basement slab. The most critical point of the construction with regard to thermal protection occurs at the exterior corner at ground floor level, where two linear thermal bridges overlay. For this reason the minimum inner surface temperature of the corner is used to estimate the heat protection of the construction. A number of calculations of the minimum temperature at the interior surface of this three dimensional thermal bridge is performed to evaluate the parameters of the adjacent construction details which affect the minimum temperature at the inner surface of the corner. To reach the minimum temperature at he inner surface of the corner of 12.6 °C demanded by the German standard DIN 4108-2 as the minimum requirement of heat protection for thermal bridges, thermal resistances of the whole wall construction much higher than 1.2 m2K/W are necessary. For this construction type of exterior walls a thermal resistance of 1.2 m2K/W as demanded in table 3 of the German standard DIN 4108-2 as a minimum heat insulation for exterior walls can be shown to be insufficient to assure a minimum temperature of 12.6 °C at the inner surface of the corner at ground floor level. Thus it is proposed to add additional notes concerning this construction type in this standard. [source]

Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen , Zum Ansatz der Bettung

BAUTECHNIK, Issue 1 2005
Jürgen Grabe Univ.-Prof.
Bei der Gründung von Offshore-Windenergieanlagen mit Monopiles stellt die große Momenten- und Horizontalkraftbelastung und deren zyklisches Auftreten eine besondere Herausforderung an die Prognose der Pfahlverformungen dar. Für ein System mit beispielhaften Abmessungen, Baugrundverhältnissen und Belastungen werden die konventionellen Verfahren zur Berechnung der horizontalen Pfahltragfähigkeit und -verformung, Bettungsmodulverfahren und API-Verfahren, mit den Ergebnissen einer 3D-FE-Analyse verglichen. Es zeigt sich, daß die konventionellen Verfahren für die Prognose der Verformungen im Gebrauchszustand, also deutlich unterhalb der Grenzlast, für dieses Beispiel unzureichend sind. Die Verteilung des Bettungsmoduls über die Tiefe wird mit keinem der Verfahren zutreffend abgebildet. Des weiteren wird die Veränderung des Bettungsmoduls über mehrere Zyklen für Schwell- und Wechselbelastungen untersucht. Vor allem bei einer Schwellast wird der auf den Ausgangszustand bezogene Bettungsmodul mit jedem Zyklus verändert. Die Verschiebung des Pfahlkopfs steigt auch nach 20 Belastungszyklen noch an. Der aus der ödometrischen Steifigkeit des Bodens abgeleitete Bettungsmodul ist zur Prognose der Pfahlverformungen insbesondere bei zyklischer Last fragwürdig. Hierfür besteht insbesondere in Anbetracht der geplanten Investitionen erheblicher Forschungsbedarf. Monopile foundations for Offshore-Wind Power Plants , approach of subgrade reaction. The large moments and horizontal forces and their cyclic occurrence represent a special challenge to the prognosis of the deformations of Monopiles as a foundation of offshore wind energy plants. The conventional procedures for the computation of the horizontal pile bearing capacity and deformation, subgrade reaction procedure and API procedure, are compared with the results of a 3D-FE analysis for a system with exemplary dimensions, soil conditions and loads. It is shown that the conventional procedures for the prognosis of the deformations in the serviceability limit state, thus clearly underneath the maximum load, for this example are insufficient. The distribution of the subgrade reaction modulus over the depth is sufficiently approximated with none of these procedures. Moreover the change of the subgrade reaction modulus is investigated for several cycles swelling and alternated loads. The modulus of subgrade reaction, referred to the initial pile position, changes especially under swelling loads for each loading cycle. The displacement of the pilehead still increases after 20 cycles. The modulus of subgrade reaction derived from the oedometric soil stiffness does not produce an accurate prognosis of the pile deformation particularly for cyclic loads. For this purpose further investigations are necessary. [source]

Untersuchung der Ultrafeinmahlung von Bariumsulfat

CHEMIE-INGENIEUR-TECHNIK (CIT), Issue 6 2009
A. Petrova Dr.-Ing.
Abstract Die Ultrafeinmahlung von Bariumsulfat wurde in einer Ringspaltmühle untersucht und dazu diskontinuierliche Versuche durchgeführt. Es zeigt sich, dass die eingetragene Energie, der Mahlkörperfüllungsgrad sowie die Mahlgutkonzentration einen signifikanten Einfluss auf das Zerkleinerungsergebnis haben. Die Agglomeration der Partikel wurde mit einem handelsüblichen Dispergiermittel verhindert, das einen signifikanten Einfluss auf den spezifischen Leistungseintrag und die Energieausnutzung in der Mühle nimmt. [source]

Abkühlung von Medien mit hohen Prandtl-Zahlen und stark temperaturabhängigen Viskositäten

CHEMIE-INGENIEUR-TECHNIK (CIT), Issue 7 2008
F. Albert Dipl.-Ing.
Abstract Die Abkühlung viskoser Medien erweist sich vielfach als problematisch. Durch die mit sinkender Temperatur zunehmende Viskosität kann sich eine hochviskose Randschicht ausbilden, die den Wärmedurchgang dramatisch verschlechtert. Im Rahmen experimenteller und theoretischer Untersuchungen wurde dieses Problem für zwei unterschiedliche Stoffsysteme betrachtet: Wässrige Carboxymethylcellulose (CMC)-Lösungen mit strukturviskosem Verhalten und moderater Temperaturabhängigkeit der Viskosität sowie eine Polymerschmelze mit Newtonschem Fließverhalten aber starker Temperaturabhängigkeit derselben. Es zeigt sich, dass für ersteres System die kennzahlenbasierte Beschreibung des Wärmeübergangs gemäß VDI-Wärmeatlas eine gute Übereinstimung mit den experimentellen Daten aufweist. Für das Polymersystem gelingt dies allerdings nicht; hier muss eine differentielle Modellierung verwendet werden. [source]