Zum Gültigkeitsbereich der Bemessungsformeln für Druckschachtpanzerungen unter Außendruck: Fid-Bau Portal

Zum Gültigkeitsbereich der Bemessungsformeln für Druckschachtpanzerungen unter Außendruck

Taras, Andreas / Greiner, Richard

10.1002/stab.200710078.abs

Für den Nachweis der Beulsicherheit von Druckschachtpanzerungen unter Außendruck – infolge Gebirgswasserdruck oder Injektionsdruck – stehen eine Reihe von Bemessungsformeln zur Verfügung, die teils auf theoretischem Wege, teils durch Versuchsauswertung entwickelt worden sind. In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit der häufig verwendeten, semi‐empirischen Formel von Montel [1] für einbetonierte Rohre unter Außendruck über den versuchstechnisch vorgegebenen Gültigkeitsbereich hinaus überprüft. Zur Überprüfung wird ein aus der Literatur (Amstutz [2], [3] und Jacobsen [4]) bekannter analytischer Berechnungsansatz formelmäßig als elastisches Durchschlagproblem entwickelt und zahlenmäßig ausgewertet. Die Ergebnisse dieses Bemessungskonzeptes werden mit den vorhandenen Versuchsergebnissen und der Formel von Montel verglichen. Vergleichsrechnungen unter Anwendung der Finite‐Elemente‐Methode wurden ebenfalls ergänzend durchgeführt. Ursprüngliches Ziel der Untersuchung war es, die Erweiterbarkeit des Gültigkeitsbereiches der semi‐empirischen Formel nach Montel in Richtung höherer Stahlfestigkeiten zu überprüfen. Tatsächlich erwies sich der analytische Ansatz als besser geeignet vorhandene Versuchsergebnisse an Rohren großer Schlankheit und aus höherfestem Stahl zu beschreiben.

Scope of the design assumption for pressure tunnel steel linings under external pressure.

The buckling design check of pressure tunnel steel linings under external pressure – caused by external infiltration water or cement injection pressure – is conventionally performed by using different sets of equations, which were either developed analytically or through the evaluation of test results. In this paper, the range of validity of the commonly employed semi‐empirical design formula developed by Montel [1] is investigated by comparing it with an analytical design concept based on the assumptions of Amstutz [2], [3] and Jacobsen [4], which was formulated in terms of an elastic snap‐through buckling mechanism with a first yield failure criterion, as well as with numerical calculations using the Finite Element Method. The initial objective of this study was to verify the applicability of the Montel formula to higher‐strength steel grades. However, the analytical approach was shown to be more accurate in describing known test results and better applicable to high‐strength steels and cylindrical linings of high slenderness.