Eine Tunnelröhre muss stabil und belastbar sein, gleichzeitig möchte man mit möglichst wenig Material auskommen. Entscheidend ist, wie die Kraft von einem Betonelement auf das andere weitergegeben wird. An der TU Wien wurde nun eine neue Tunnelbau-Technik patentiert, die mehrere Probleme gleichzeitig lösen kann: Sie ermöglicht ressourcenschonenden Tunnelbau, sorgt für langfristig haltbare Strukturen, vermindert Schwierigkeiten mit Korrosion und möglichen Brandschäden.

Betonringe aus mehreren Einzelteilen

Eine Tunnelröhre besteht aus großen Betonringen, die ihrerseits wieder aus einzelnen gekrümmten Elementen aufgebaut ist. "Diese Elemente nennt man Tübbinge – jeweils sechs bis zehn Tübbinge bilden normalerweise einen Tübbingring", erklärt Prof. Johann Kollegger vom Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien.

Die Tübbinge sind an den Rändern abgeschrägt, um Abplatzungen an den Kanten zu vermeiden. Das verkleinert allerdings die Fläche, auf der die Tübbinge einander berühren. Wenn die Kräfte über eine kleinere Fläche abgeleitet werden, steigt die mechanische Spannung, die Bauelemente werden stärker belastet.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen: Man kann einfach den gesamten Tübbingring dicker und massiver gestalten, damit auch die verkleinerte Querschnittsfläche immer noch groß genug ist, doch dann wird die Gesamtkonstruktion schwerer und teurer. Oder man verstärkt die Fugen mit Metall. Das kostet allerdings viel Geld, das Metall befindet sich direkt an der Oberfläche der Konstruktion, wodurch es zu Korrosion kommen kann, und noch dazu ist eine solche Lösung nicht feuerbeständig: Im Brandfall verlieren solche Verstärkungskörper aus Metall rasch ihre Tragkraft.

Der Bewehrungsstab nimmt Kräfte auf

An der TU Wien entwickelte man nun eine ganz andere Methode: In den Beton der Tübbinge wird ein Bewehrungsstab aus Metall eingebaut. Er reicht bis zur Querschnittsfläche, wo der Tübbing auf dem Nachbartübbing aufliegt. So kommt jeder Bewehrungsstab in direkten Kontakt mit dem nächsten, ein Teil der Kräfte werden von den Metallstäben aufgenommen. Die Bewehrungsstäbe liegen vollständig innerhalb des Tübbingrings, daher besteht keine Korrosionsgefahr.

"Diese Entwicklung wird die Herstellung von Tunnelröhren mit schlankeren Tübbingen ermöglichen und damit einen wichtigen Beitrag zum nachhaltigen Bauen leisten", sagt Johann Kollegger. "Schlanke Tübbinge bedeuten einen geringeren Betonverbrauch und damit eine Schonung der natürlichen Ressourcen."

Die neue Technik wurde mit Unterstützung des Forschungs- und Transfersupports der TU Wien bereits patentiert.

Kontakt:

Prof. Johann Kollegger
Institut für Tragkonstruktionen
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T: +43-1-58801-21202
johann.kollegger@tuwien.ac.at