Vergleichsrechnungen zu Modellierungsvarianten für Tunnel mit Tübbingauskleidung

Zur Schnittgrößenermittlung, Verformungsberechnung, Spannungsanalyse und zur Bemessung von maschinell aufgefahrenen Tunneln mit Tübbingauskleidung werden heutzutage verschiedene Modellierungsmethoden herangezogen. Zum Entwurf und zur Bemessung des Tunnelausbaus dienen üblicherweise Bettungsmodelle, die den umliegenden Boden mit nur Druckkraft übertragenden Federn idealisieren und den Ausbau als kreisförmige Balkenabschnitte abbilden. Um eine dreidimensionale Wirkung des Tunnels im Baugrund aufzuzeigen, werden numerische Kontinuumsmodelle genutzt. Die Baugrundeigenschaften werden dabei zumeist unter Verwendung eines nichtlinearen Materialgesetzes abgebildet, wobei der Tunnelausbau vorwiegend als kreisförmige Schalenabschnitte mit Druck- und Reibkontakt zum Baugrund erfasst ist. Dabei können einerseits relevante Bauzustände wie der sequenzielle Tunnelvortrieb, die schrittweise Installation des Tunnelausbaus im umliegenden Boden sowie ausgewählte Belastungsszenarien aus dem Verpressdruck und dem Stützdruck abgebildet werden. Andererseits lassen sich durch Simulationsmodelle mit sofortiger Aktivierung des Tunnelausbaus Endzustände realisieren. Neben diesen nichtlinearen numerischen Berechnungsmethoden liefern klassische analytische Lösungen z. B. im elastischen Halbraum wichtige Grundlagen (Last- und Modellierungsansätze) und Kontrollmöglichkeiten (Größe von Schnittgrößen und Verformungen). Der Beitrag stellt demnach Unterschiede zwischen den einzelnen Modellierungsvarianten gegenüber, bewertet sie im Hinblick auf die Abbildungseigenschaften und vergleicht sie hinsichtlich der Schnittgrößenkombinationen und radialen Verschiebungen unter Variation ausgewählter Parameter des Baugrunds.