Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tunnelbau: Navigieren unter der Erde

07.03.2017

Auch sorgfältigste Vorausberechnungen bei der Planung eines Tunnels bewahren die Ingenieure nicht vor Überraschungen auf der Baustelle: Sie müssen vor Ort entscheiden, wie schnell und mit welchem Druck die Tunnelbohrmaschine weiterarbeiten soll – natürlich immer mit dem Ziel, Schäden an der Oberfläche zu vermeiden. Forscher der Ruhr-Universität Bochum haben eine Methode entwickelt, die es auf der Baustelle erlaubt, in Echtzeit zu simulieren, was an der Oberfläche passieren würde, wenn man einzelne Stellgrößen des Tunnelbaus verändert.

Moderne Tunnel werden heute von mobilen unterirdischen Fabriken gebaut. Sie bohren, stützen den Boden und kleiden letztlich die Tunnelröhre aus. Dabei legen sie bis zu 25 Meter pro Tag zurück. Um das Risiko für Schäden zu minimieren, wird in der Planungsphase eines Tunnels die städtische Bebauung zunächst erfasst, in Kategorien eingeteilt und ihre Verletzlichkeit abgeschätzt.


Für das Projekt haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Günther Meschke und Steffen Freitag (rechts) die Anfälligkeit der Bebauung für Setzungen durch den Tunnelbau untersucht.

© RUB, Roberto Schirdewahn

Abhängig von den Ergebnissen legen die Ingenieure die Trasse des Tunnels fest. Die letzten Details erfahren sie aber erst vor Ort. Die Tunnelbaumaschine ist mit verschiedensten Sensoren ausgestattet, die ständig Werte übermitteln, aus denen die Ingenieure ihre Schlüsse ziehen und entscheiden müssen, wie der Bau weitergehen soll.

Berechnung würde Tage dauern

Die Bochumer Ingenieure haben in ihrem Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs 837 „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“, dessen Sprecher Prof. Dr. Günther Meschke ist, nun eine Software für den Tunnelbau entwickelt. Sie ermöglicht es dem Ingenieur vor Ort an der Baustelle, in Echtzeit zu simulieren, wie sich der Boden und die darauf befindlichen Bauwerke verhalten werden, wenn er verschiedene Stellgrößen des Tunnelbaus verändert.

Solche wirklichkeitsnahen Berechnungen werden mit Finite-Elemente-Simulationsmodellen vor dem Baubeginn durchgeführt, dauern aber selbst auf Großrechnern mehrere Tage.

Daher haben die Ingenieure spezifisch für diese Vortriebssimulationen Modellreduktionsverfahren auf Basis künstlicher neuronaler Netze und der Proper Orthogonal Decomposition entwickelt, mit denen die Simulationszeiten auf wenige Sekunden reduziert werden können.

Dank der Echtzeitfähigkeit des Simulationsmodells entsteht nun eine App, die Tunnelbauingenieure vor Ort nutzen können. Die Nutzeroberfläche erlaubt es zum Beispiel, Obergrenzen für die maximal erlaubte Setzung des Geländes einzugeben und daraus die Vortriebsparameter abzuleiten, die gewährleisten, dass diese zulässige Setzung nicht überschritten wird.

Ausführlicher Beitrag in Rubin

Weitere Informationen finden Sie in einem ausführlichen Beitrag im Wissenschaftsmagazin Rubin der Ruhr-Universität Bochum (http://news.rub.de/wissenschaft/2017-03-07-tunnelbau-navigieren-unter-der-erde). Texte auf der Webseite und Bilder aus dem Downloadbereich dürfen unter Angabe des Copyrights für redaktionelle Zwecke frei verwendet werden.

Pressekontakt

Prof. Dr. Günther Meschke
Lehrstuhl Statik und Dynamik
Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 29051
E-Mail: guenther.meschke@rub.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Zustandsmatrix zur Beurteilung des Gefahrenpotentials von Gebäuden
19.02.2018 | HIS-Institut für Hochschulentwicklung e. V.

nachricht Die Zukunft wird gedruckt
19.02.2018 | Technische Universität Darmstadt

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: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics