Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eis als Baustoff: Geotechnik-Labor unter dem Rathaus

20.12.2004


Unter dem Münchner Marienplatz rumort es: Der U-Bahnhof wird erweitert, um 2006 die Fahrgäste reibungsloser zum neuen Fußballstadion in Fröttmaning zu bringen. Mit beteiligt sind Wissenschaftler vom Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik der TU München, dem Zentrum Geotechnik (Prof. Norbert Vogt). Sie nutzen die Tunnelbaustelle als Geotechnik-Labor: In rund 15 Metern Tiefe beobachten sie das Verformungsverhalten von gefrorenem Boden - ein Forschungsprojekt, das in dieser Form in Deutschland zum ersten Mal durchgeführt wird.



Unter dem Neuen Rathaus entstehen zwei Begleittunnel, die parallel zu den bestehenden U-Bahnröhren verlaufen. Zum Bau dieser Tunnel wird der Boden vereist, um ihm mehr Festigkeit zu verleihen. Die dafür notwendigen Vereisungslanzen wurden von Pilotstollen aus gebohrt, die vorab seitlich versetzt über den Begleittunneln angelegt worden waren. Die Vereisung lässt das im Boden enthaltene Porenwasser gefrieren, was dem Boden in etwa die Festigkeit von Magerbeton verleiht und ihn wasserdicht macht.

... mehr zu:
»Eis »Frosthebungen


Um die Standsicherheit der vereisten Bodenkörper ermitteln zu können, werden die Festigkeitseigenschaften des gefrorenen Bodens untersucht. Wendet man die Bodenvereisung unter setzungsempfindlichen Bauwerken an, muss das Maß von Frosthebungen begrenzt werden. Sie können im schlimmsten Fall zu beträchtlichen Schäden führen. Die Prognose solcher Hebungen infolge von Bodenvereisungsmaßnahmen ist zentrales Ziel eines aktuellen Forschungsvorhabens am Zentrum Geotechnik der TU München.

Frosthebungen lassen sich im Wesentlichen auf zwei Mechanismen zurückführen. Soweit nicht widerstandsfrei erreichbare freie Porenräume (Kies) vorhanden sind, kommt es zunächst durch die etwa neunprozentige Volumenzunahme beim Übergang von Wasser zu Eis zu homogenen Frosthebungen. Ihr Maß ist proportional zur Dicke der gefrorenen Schicht. Zusätzlich bilden sich insbesondere bei feinkörnigem Böden an der Grenze von gefrorenem zu ungefrorenem Boden aus reinen Eiskristallen wachsende Körper, sogenannte ?Eislinsen". Bei gleich bleibender Temperatur führen sie ebenfalls allmählich Hebungen herbei.

Um die verschiedenen Hebungsanteile getrennt erfassen zu können, entwickelten die TUM-Wissenschaftler einen Laborversuch, bei dem wesentliche Randbedingungen simuliert werden - etwa das Vorhandensein von drainierten Verhältnissen oder die vor Ort auf den Vereisungskörper wirkende Auflast. In einer Zwei-Kammer-Technik wird eine Bodenprobe eindimensional von oben gefroren, sie kann jedoch gleichzeitig über die Unterseite Wasser aufnehmen. Die im Labor ermittelten Hebungsbeträge und -geschwindigkeiten dienen als Eingangsgröße in Finite-Element-Berechnungen, mit denen die Auswirkungen der Frosthebungen bis zur Geländeoberfläche simuliert werden.

In der Tunnelbaustelle unter dem Münchner Rathaus wurde schließlich das tatsächliche Verformungsverhalten direkt vor Ort mit einem Schlauchwaagen-Messsystem erfasst, das nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren Setzungsdifferenzen bis zu 1/100 mm an ausgewählten Messpunkten misst. Zusätzlich erfolgten indirekte Messungen mit Dehnmessstreifen an den Bewehrungsstählen der Tunnelschale. Bislang haben die Messungen die prognostizierten Frosthebungen bestätigt. Den TUM-Forschern ist damit ein wichtiger Schritt bei der Erforschung des gekoppelten Wärme- und Massentransports im Boden gelungen: In Zukunft können sich Hebungen im Vorfeld besser abschätzen lassen.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Christian Kellner
Tel. (089) 289-27141
Fax (089) 289-22441
E-Mail: C.Kellner@bv.tum.de

Dieter Heinrichsen M.A. | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-muenchen.de

Weitere Berichte zu: Eis Frosthebungen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Fassaden, die mitdenken
06.12.2017 | Technische Universität München

nachricht Beton aus dem 3D-Drucker
04.12.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung