Gestaltung und Berechnung von Stahlkonstruktionen fuer Nachlaufinstallationen von Tunnelbohrmaschinen

Design and analysis of steel structures for back-up installations of tunnel boring machines

Maschinen zum mechanischen Vortrieb von Tunneln bestehen aus einer Tunnelbohrmaschine (TBM) und der dahinter angeordneten Nachlaufinstallation. Dieser Nachlaeufer enthaelt alle Einrichtungen zur Sicherung und zum Ausbau des Tunnels sowie zum Abtransport des Ausbruchsmaterials und zur Versorgung der Baustelle. Die Durchmesser der Tunnelvortriebsmaschine (TVM) variieren entsprechend der Art des herzustellenden Tunnels von circa 4 Metern bis zu 16 Metern. Je nach Anzahl und Art der fuer den Betrieb der TBM erforderlichen Anlagenteile kann die Nachlaufinstallation circa 100 Meter bis zu circa 200 Meter lang und in mehrere Wagen unterteilt sein. Die Laenge der einzelnen Einheiten der Nachlaeufers wird durch die minimalen Kurvenradien des Vortriebs bestimmt und variiert zwischen 6 Metern und 50 Metern. Nachlaufinstallationen enthalten Maschinen und Anlagen fuer die Energieversorgung, den Steuerstand und die Ausbruchsicherung. Ausserdem ist der Materialtransport von der Ortsbrust bis zum Tunnelportal und in umgekehrter Richtung sicherzustellen. Vielfach verfuegt der Nachlaeufer zum Abtransport des Ausbruchs ueber ein Foerderband. Die Anordnung der Einrichtungen ist gepraegt durch die gegenseitigen prozesstechnischen Abhaengigkeiten und die geometrischen Interaktionen mit der Tragkonstruktion des Nachlaeufers. Statische Anforderungen bestehen hinsichtlich der Aufnahme der aus den Maschinen und Geraeten einwirkenden Lasten sowie hinsichtlich der Nutzlasten. Neben den vertikalen Kraeften wird die Tragkonstruktion durch horizontale Kraefte in Laengs- und Querrichtung beansprucht. Die Horizontallast in Laengsrichtung wird als Nachschleppkraft bezeichnet. Sie ist die Summe aus den einzelnen Reibungskomponenten beim Nachziehen der Nachlaufinstallation und der Hangabtriebskraft. Horizontalkraefte quer zur Tunnelachse entstehen hauptsaechlich bei Kurvenfahrten. Nachlaufkonstruktionen sind wegen der von Tunnel zu Tunnel unterschiedlichen Anforderungen immer projektspezifisch zu planen. Dennoch lassen sich die Tragkonstruktionen von Nachlaeufern meist auf zwei Grundkonzepte zurueckfuehren: mittig angeordnete, in die Fahrwerke eingespannte Balken und mit Querrahmen verbundene vertikale Fachwerkscheiben. Alle Tragkonstruktionen werden heute in Stahlbauweise ausgefuehrt. Als Beispiele werden einige Nachlaufinstallationen von fertiggestellten oder aktuellen Projekten vorgestellt. ABSTRACT IN ENGLISH: Back-up installations of tunnel boring machines are generally made of steel structures. The analysis and structural design is analogous to the steel building constructions and has to be done on the basis of EN 1993 or equivalent national standards. However, for such temporary and moving structures a variety of specific design requirements due to use and various static requirements concerning loads and system modelling have to be taken into account. In this paper, some of these requirements as well as solutions for the design will be presented. (A)

  • Authors:
    • Baumann, H J
    • Bluemel, S
    • Kaelin, A
  • Publication Date: 2014-9

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References;
  • Pagination: pp 632-7
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 83
    • Issue Number: 9
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01538616
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Sep 11 2014 10:10AM