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 Modernes, ökologisches Familienhaus für Naturverbundene
03.08.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Die Stadt wird zur Bühne und Häuser zu Leinwänden
03.08.2017 | 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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie