Stollendimensionierung Kaprun

Kraftabstieg Kaprun Druckschacht allgemeine Gegebenheiten

Zur Erneuerung des Kraftabstieges Kaprun in der Hauptstufe  wurde für den Schrägschacht  eine gänzliche  Neuplanung durchgeführt.  Für die Tragfähigkeits-Betrachtungen war eine Gebirgsmitwirkung notwendig. Diese wurde aufbauend auf der Theorie von Prof. Seeber angesetzt und mit Hilfe neuerer Betrachtungen der Gebirgsmitwirkung versucht eine höhere Tragfähigkeit zu erzielen. Mitwirkend war dabei auch Dipl. Ing. Innerhofer der einige erweiterte Betrachtungen anstellte. Der Projektleiter war Dipl.Ing. Wagner.

Längenschnitt neuer Druckschacht-Entwurf

Zusammenfassung der Studienergebnisse aus der alten Zeit um einen Vergleich zu haben.

  Bei der Festlegung des neuen Kraftabstieges Kaprun Hauptstufe, der als Lotschacht bzw. Schrägschacht unterhalb der alten Druckrohrleitung geplant ist, wurde -- einerseits das Spaltinjektionsverfahren nach Seeber ohne Stahlpanzerung vorgesehen  -- andererseits eine Stahlpanzerung als Innendruck -aufnahme geplant. Bei der Panzerung werden die Stahlrohre im Gebirgsschacht verlegt und hinterbetoniert um eine Gebirgsmitwirkung zu erreichen. Zufolge des Gebirgs -wasserdruckes auf die Außenfläche des Rohres kann es zu einem Einbeulen der Stahlpanzerung kommen, was in dem Entwurf ebenfalls zu berücksichtigen ist. Die maximale Innendruckbanspruchung wurde als Erhöhung der statischen Druckhöhe von 1680.00 m WSP  um 9,5 % angenommen.
Um eine einheitliche Vorgangsweise bei dem Vergleich der Varianten zu erreichen wurden die Vorbemessungen geringfügig abgeändert. Die Ergebnisse weichen nur unwesentlich davon ab.

Allgemeine Berechnungsgrundlagen

 Für einen Vergleich verschiedener Varianten wurde eine Ausführung mit Stahlinnenrohr und eine Ausführung mit Spaltdruckinjektionsverfahren nach Seeber geplant.
Das Stahlinnenrohr wird nach Seeber auf Innendruck bemessen
zusätzlich eine Beuluntersuchung nach Montel durchgeführt. Verglichen werden dabei zwei Varianten u.z. eine Ausführung mit Schrügschacht und eine Ausführung mit Lotschacht. Für die Analyse wird eine Stahlstreckgrenze 550 N/mm² im hochbelasteten Teil und 480 N/mm² im gering beanspruchten Teil bei einem Durchmesser von 3000mm eingesetzt. Für die Sicherheit auf Innendruck wird ein Verhältnis  s_ST/s_zul = 0.60 eingesetzt,  das entspricht einer Sicherheit von 1.67. Für die Sicherheit gegen Beulen wird eine Sicherheit von 1.60 gefordert.

Für die Bemessung des Spaltinjektionsverfahrens werden die Formeln nach Karsten Statik des Tunnel und Stollenbaus angewandt. Dabei wird das Kriechen und Schwinden mit der Kriechzahl j =0.500 und dem Verhältnis Gebirges- zu Beton-kriechen k = 0.50 eingesetzt. Die berücksichtigte Temperaturverkürzung wurde mit 15ü angenommen und das Schwindmaß mit 5.0 10^-5.
 Der Vorspanndruck kann bis zur Würfeldruckfestigkeit des Betons 36,0 Mp²  gehen und der Gebirgswasserdruck bis Kote Einlaufkammer.

Bemessung auf Innendruck
Der Nachweis der Beanspruchung der Stahlpanzerung durch den Wasserinnendruck wird nach der Bemessungsmethode von G. Seeber durchgeführt und in tabellarischer Form dargestellt.
Dazu ist es erforderlich Annahmen über das Gebirge (Verformungsmoduli) und die Mitwirkung des Stahlrohres zu machen.

Die Spaltweite zur Ermittlung der reinen Stahlanteil wird mit 

Die Dehnung des Stahls ergibt sich damit mit:                    ε_Stahl = p_i * r_i /(E * t_i)
Der stahlanteilige Druck wird zu       p_Stahl = (t * E^* / r_i) * ε
Der Gebirgsanteil wird bei Berücksichtigung des Spalts        p_Fels = V * (e - e_Spalt )
und damit der gesamte Innendruck                                   p =  p_Stahl + p_Fels =  (t * E^* / r_i) * ε  + V * (e - e_Spalt ).
Damit kann die Dehnung ermittelt werden zu                     ε = ( p_i + V * e_Spalt ) /( ( t * E^* )/r_i + V )
oder in  MATHML geschrieben                                         $\epsilon =\frac{{\text{p}}_{\text{i}}+\text{V.}{\text{e}}_{\text{Spalt}}}{\text{t.}{\text{E}/\text{r}}_{\text{i}}+\text{V}}$

Für die Seeber-Diagramme wurde der Bereich umittelbar angenzend zur Stollenlaibung mit einem geringeren E-Modul angesetzt.

Was ist damals gelaufen

Für mich war damals sehr unangenehm was damals in den Tauernkraftwerken oder besser gesagt in der Austria Hydro Power gelaufen ist. Mopping war an der Tagesordung, teils auch von Kollegen die jünger waren als ich.

Man ist nicht einmal 1 x jährlich zusammengesessen um etwas zu besprechen, so ist es länger als 4 Jahre gelaufem. Nicht einmal zur Weihnachts-Feier hat man den Anstand gehabt sich mit mir zusammenzusetzen.
Man hat mir unter anderem auch vorgeworfen "nicht gearbeitet" zu haben. Schwer war es außerdem, unter diesen Umständen des Mobbings, überhaupt zu arbeiten. ich bin froh, dass ich damals die Dokumentation dieses Projekts für mich weiter betrieben habe, da mir ja dieser Job entzogen wurde. Bis heute weis ich nicht was eigentlich mit dieser neuen entwickelten Methode geworden ist.

      Bemerkungen zur Einführung einer neuen Bemessungsmethode für die 
         Bemessung der Stollenpanzerung im Bereich Kraftabstieg Kaprun
 
                                                                                 Abstract:
Montag, den 9.Juli wurde ich zu einer Besprechung zu D.I.Oplustil gerufen.
Thema war mein "Hinausschmiss" aus dem Bereich "Kraftabstieg Kaprun". Zur vorgelegten
Begründung "Ich hätte meine Arbeit nicht erledigt etc.", möchte ich insoweit Stellung beziehen
als ich für die einzelnen durchzuführenden Aufgaben entsprechende Beschreibungen vorlegen werde. 
                                                                        Aufgabenbeschreibung
Scheinbar wurde mir hier der Bereich der statischen Berechnungen zugedacht. Eine genaue Definition 
meiner Aufgaben dafür habe ich nicht erhalten. Im Wesentlichen habe ich in diesem Projekt die Analyse
der Beanspruchungen des Druckrohres durch den Gebirgs- und Wasserdruck für eine globale
Beurteilung des Beanspruchungszustandes, und nicht für den Detailbereich des Stahlbaues, bearbeitet.
 Eine Abgenzung und Definition meines Arbeitsbereiches habe ich nicht erhalten. Die zentrale Aufgabe
 dabei war eine neue Bemessungsmethode , definiert durch die Vorgaben des Sachverständigen
 D.I. Innerhofer, zu entwickeln.
 Es wurden von mir mehrere Bemessungsvorschläge entwickelt, die sich im wesentlichen auf den
 neuen Bemessungsvorschlägen von Prof. Seeber aufbauen. D.I. Innerhofers Angaben haben sich
 sogar detailhaft auf ein Differenzial-Gleichungssystem bezogen; sie bedurften jedoch einer
 Deutung da die Beschreibungen ungenau waren und eher nur als Idee aufgefasst werden konnten.
Die Anpassung an meine Auffassung über die Gedanken von D.I.Innerhofer wurden in diese
Betrachtungsweise eingebracht. Das Wesentliche dabei ist die Einführung zusätzlicher Parameter
 wie Größe des plastifizierenden Bereiches r_{c} und Abminderungsfaktor des Gebirgs 
-verformungsmoduls \kappa. Durch diese Unterteilung in einen plastifizierenden Bereich
 mit linearem Spannnungsabbau der Radialanteile und einem elastischen Anteil mit
 quadratischem Spannungsabbau de Radialanteile wird ein wesentlicher Einfluss auf
 die Tragfähigkeit der Innenauskleidung gemacht.
 Durch das Hinaustragen der Beanspruchung zufolge dieser Plastifizierung bleibt das
 Restintegral des elastischen Anteils immer gleich groß und es kommt noch eine zusützliche
 Verformung zufolge Plastifizerung dazu. Die Darstellung dieses Vorgangs durch die vorhin
 gewühlten Parameter stellt einen Versuch dar diesen komplexen Zustand differenzierter zu
 betrachten. Eine detailiertere Aufgliederung in einzelne Einflüsse muss jedoch noch durch die
 verschiedensten Untersuchungen ( z.B.: linear verteilter Abminderungsfaktor analysiert werden.
 Hier wurde versucht diesen Abminderungsfaktor noch in Abhängigkeit der Ausdehnung des
 plastizierten Bereichs darzustellen. Festzuhalten ist noch, dass der sogenannte Kriech- und
 Schwindspalt zwischen Stahlauskleidung und Betonrohr als vernachlässigbar angesehen wurde.
 Diese Bemessungsmethode wurde in dem Programmpaket "ORIGIN" auf Windows-NT
 programmiert und grafisch dargelegt.Die detaillierte Ableitung mit Programmbeschreibung wird in einem zweiten Teil erfolgen.
  Dr. R. Promper
  

Ein Excel-Sheet wird in nachfolgender Tabelle dargelegt; wobei natürlich Calc-Macros im Hintergrund  gegeben sind.

Allgemeine Theorie der Scheibe und ihre Anwendung

Die Konstruktion besteht aus dem Stahlrohr der Hinterpressung mit Beton und dem Fels.
Daraus ergibt sich der Innendruck zu `p_i = p_(Fels) + p_(Stahl)` und `sigma_r = p_(Fels) r_i / r`

Die Berechnung erfolgte ursprungllich mittels eines ORIGIN Scipts. Dieses wurde im Jahr 2014 für diese Internetsseite durch ein SCIDAVIS Script ersetzt. Aschließend erfolgt eine Bildschirm-Kopie.

Bildergallerie

          Bilder-übersicht

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