Ein Bemessungskonzept fuer unbewehrte und faserbewehrte Tunnelinnenschalen / A design concept for plain and fibre-reinforced final linings of tunnels

Im Tunnelbau werden zunehmend auch unbewehrte und faserbewehrte Innenschalen ausgefuehrt. Fuer die Bemessung von unbewehrten Tunnelinnenschalen wurden bereits Konzepte vorgeschlagen, jedoch ohne ein klares Nachweisverfahren aufzuzeigen. Der Beitrag setzt bei dieser Problematik an und stellt ein Nachweiskonzept fuer die nichtlineare Berechnung von unbewehrten und faserbewehrten Innenschalen vor. Das Bemessungskonzept basiert auf einer Schnittgroessenumlagerung in statisch unbestimmten Systemen infolge der Interaktion zwischen Ausbau und Gebirge, die zu einem statischen Gleichgewicht des Gesamtsystems fuehrt. Das vorgestellte Konzept erfordert wegen des nichtlinearen Ansatzes jeweils getrennte Berechnungen fuer den Grenzzustand der Tragfaehigkeit und den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Die Grundlagen der entsprechenden Berechnungsgaenge, die erforderlichen Eingangswerte und das anzusetzende Stoffgesetz, insbesondere fuer die Zugfestigkeit, werden ausfuehrlich erlaeutert und die Berechnungsformeln angegeben. Die erforderlichen Nachweise zur Entscheidungsfindung beziehen sich auf die minimal erforderliche Zugfestigkeit und die maximale Zugdehnung aller untersuchten Lastfaelle. Kann die erforderliche Nachrisszugfestigkeit des Faserbetons nicht erreicht werden oder ist die resultierende Zugdehnung zu gross, so wird eine Betonstahlbewehrung erforderlich. Ausserdem ist die tatsaechlich erreichte Restzugfestigkeit bei der Ausfuehrung experimentell nachzuweisen. Die weiteren zu fuehrenden Nachweise fuer die Grenzzustaende der Tragfaehigkeit und der Gebrauchstauglichkeiten werden aufgelistet. Der Berechnungsgang und die Entscheidungsfindung werden anhand eines Ablaufdiagramms verdeutlicht. Das vorgestellte Nachweiskonzept wird am Beispiel der Tunnelinnenschale eines zweistreifigen Tunnels erlaeutert. Dazu wird eingegangen auf das statische Modell und die Einwirkungen sowie auf die anzusetzenden Lastfallkombinationen und die Teilsicherheitsbeiwerte. Fuer den Grenzzustand der Tragfaehigkeit konnte nachgewiesen werden, dass die Innenschale unbewehrt ausgefuehrt werden kann. Auch im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit konnten alle Nachweise fuer eine unbewehrte Ausfuehrung erbracht werden. ABSTRACT IN ENGLISH: A concept for the design of final tunnel linings on the basis of current standards and guidelines is presented. The proposed method requires an iterative approach towards the equilibrium of the static system considering nonlinear material behaviour in compression and tension. As a result this method returns a design proof either for the unreinforced lining or the fibre-reinforced lining including the required post crack tensile strength of fibre-reinforced concrete. (A)