Das neue Teilsicherheitskonzept im Tunnelbau – Auswirkungen auf ...

Für den Endzustand:
– Stahlversagen:
Teil,Gesamt 1,35 x 1,15 = 1,55 (
Glob. = 1,75)
– Betonversagen:
Teil,Gesamt 1,35 x 1,50 = 2,03 (
Glob. = 2,10)
Die vereinfachte Darstellung zeigt, dass sich das Produkt der Teilsicherheiten
für den Bauzustand deutlich und für den Endzustand mäßig
bzw. geringfügig von dem Globalsicherheitsbeiwert unterscheidet.
Bei der Bewertung der oben dargestellten Faktoren ist das Tragverhalten
des bergmännischen Tunnels besonders zu beachten. Wegen
der vollständigen Einbettung der Tunnelschalen ist sowohl für die Außen-
als auch für die Innenschale die Ringdrucktragfähigkeit das maßgebende
Tragelement und die Biegetragfähigkeit von deutlich geringerer
Bedeutung. Für den Endzustand ist damit die nach dem Teilsicherheitskonzept
bemessene Haupttragsicherheit (= Ringdruck)
nahezu genauso groß wie die nach dem Globalsicherheitskonzept
(∆ = – 3,3 %). Die für den Endzustand verringerte Biegetragsicherheit
(– 11 %) ist im Hinblick auf die oben erläuterte geringere Bedeutung
der Biegemomente akzeptabel.
Für den Bauzustand sind die Unterschiede der Tragsicherheiten deutlich
größer: – 14 % bei der Normalkraftsicherheit und – 21 % bei der
Biegetragsicherheit. Im Hinblick auf die Unsicherheiten bei der Abschätzung
der wirksamen Gebirgsdrücke und die oft lange Standzeit
der vorläufigen Sicherung sollten auch die Nachweise für die Spritzbetonschale
in Lastfall 1 (Endzustand) eingestuft werden.
Beim Nachweis der Rissbreiten werden ebenfalls die Lastfälle Eigengewicht
und Temperatur Winter (Innenseite) bzw. Sommer (Außenseite)
maßgebend, siehe Bild 10. Hierbei liefert in allen Bemessungspunkten
das Teilsicherheitskonzept kleinere Bewehrungsquerschnitte
als das Globalsicherheitskonzept. Die Ursache hierfür liegt in den
unterschiedlichen Formeln zur Rissbreitenberechnung und in den
unterschiedlichen Abminderungsfaktoren für die anzusetzenden
Temperaturunterschiede (0,50 x ∆T nach ZTV-ING, Teil 5 Abschn. 2
und 0,70 x ∆T nach ZTV-Tunnel, Teil 2).
5 Ergebnisse der Untersuchungen
Die Ergebnisse der Erprobung des neuen Teilsicherheitskonzeptes
mit den gewählten Beispielen und der Vergleich mit Berechnungen
nach dem bisherigen Globalsicherheitskonzept lassen sich wie folgt
zusammenfassen:
Trog und Tunnel in offener Bauweise
– Erd- und Wasserdrücke sind die vorherrschenden Einwirkungen
auf Tröge und Tunnel in offener Bauweise. Die Teilsicherheitsbeiwerte
für alle ständigen Lasten werden daher nach DIN 1054 angesetzt.
– Die errechnete Biege- und Schubbewehrung des Trogbauwerkes
und des Tunnels ist bei Bemessung nach dem neuen Sicherheitskonzept
etwas geringer als nach dem bisherigen Konzept. Im Hinblick
darauf, dass die wesentlichen Einwirkungen mit hoher Wahrscheinlichkeit
genau erfasst werden können, werden diese Ergebnisse
als zutreffend bewertet und entsprechen der Zielsetzung des
probabilistischen Sicherheitskonzeptes.
– Abweichend vom DIN-Fachbericht 102 unterscheidet DIN 1054
zwischen Bau- und Endzuständen. Im Hinblick auf die oben erläuterte
Reduktion der Tragsicherheit bei Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes
wird empfohlen, für die Trog- und Tunnelbauwerke
in offener Bauweise nur Teilsicherheiten für LF 1 (Endzustand) nach
DIN 1054 anzusetzen.
– Bzgl. des Rissbreitennachweises bietet sich an, den Nachweis zu
vereinfachen, z.B. mittels tabellarischer Zuordnung von Stabdurchmessern
und Stahlspannungen.
Tunnel in geschlossener Bauweise
– Erd- und Wasserdrücke sind die vorherrschenden Einwirkungen
auf das Tunnelbauwerk. Für die Teilsicherheitsbeiwerte dieser Lasten
wird daher DIN 1054 zu Grunde gelegt.
– Die Bemessung der Bauzustände mit Teilsicherheiten nach DIN
1054 ergibt für die Außenschale kleinere erforderliche Ringdruckund
Biegetragsicherheiten als das Globalsicherheitskonzept. Im
Hinblick auf die Unsicherheiten bei der Abschätzung der auf die
Schale wirkenden Gebirgsdrücke und die oft lange Standzeit der
vorläufigen Sicherung wird empfohlen, die Tragfähigkeitsnachweise
für die Spritzbetonschale in Lastfall 1 einzustufen.
– Im Hinblick auf die Streuung der Berechnungsansätze und Ergebnisse
bietet sich auch hier an, den Rissbreitennachweis zu vereinfachen,
z. B. mittels tabellarischer Zuordnung von Stabdurchmessern
und Stahlspannungen.
– Bei der Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes auf Tunnel in geschlossener
Bauweise ist ein geringfügiges Absinken der Biegetragfähigkeit
der Tunnelschalen möglich.
Die Ergebnisse der vorgenannten Untersuchungen wurden im Wesentlichen
bei der Erstellung der Abschnitte 1 und 2 des Teils 5 Tunnelbau
der ZTV-ING berücksichtigt. Zusammen mit den neuen fachspezifischen
Vorschriften stellen die ZTV-ING eine hinreichende und
zweckmäßige Grundlage für die Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes
im Tunnelbau dar.
Literatur
[1] Naumann, J.; Friebel, W.-D.: Straßentunnel planen, bauen und
verwalten. Taschenbuch für den Tunnelbau 2002 (26. Jahrgang).
Essen: Verlag Glückauf
[2] Städing, A.; Krocker, T.: Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes
im Tunnelbau. Forschungsbericht im Auftrag der Bundesanstalt für
Straßenwesen, Bergisch Gladbach 03/1993
[3] ZTV-ING – Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und
Richtlinien für Ingenieurbauten. Sammlung Brücken- und Ingenieurbau,
Verkehrsblatt Verlag, Dortmund
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