Overzicht vertaalde teksten

Overzicht vertaalde teksten

Inhoud van document: Japanse Norm HS9 en bijlagen: Hoofdstuk 9 Ontwerpdetails segmenten Bijlage 3

Welwater-debiet voor ontwerp en capaciteit zinkputten

Bijlage 6

Doorgangen (voor onderhoud en om te vluchten)

Bijlage 8

Voorbeelden van segmenten en koppelingen

Bijlage 11

Rekenvoorbeelden loodrechte toegevoegde belasting

Bijlage 12

Verband tussen Youngs Modulus en betonsterkte

Bijlage 13

Berekening van de krachten in de doorsnede volgens de conventionele methode

Bijlage 14

Berekening van de rotatieveerconstante van een koppeling met de buigproef

Bijlage 21

Soorten schildtypen

Bijlage 22

Zog injectie

Bijlage 23

Assemblage van segmenten

Inhoud van document: Japanse Norm meer bijlagen: Bijlage 15

Berekening van de rotatieveerconstante met 3D FEM

Bijlage 16

Berekening van de koppelingsveerconstante en spanningsintensiteit koppelingselement van de segmenten

Bijlage 17

Berekening van de equivalente axiale stijfheid en equivalente buigstijfheid

Bijlage 19

Voorbeeld van een studie naar de invloed van een parallel aangelegde tunnel

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 1 Hoofdstuk 9 9.1

Ontwerpdetails segmenten

Geometrie

Bij de vaststelling van de geometrie van de segmenten rekening houden met de volgende punten: (1) De segmenthoogte volgt uit ontwerpberekeningen, maar bij de vaststelling ook rekening houden met uitvoeringseisen. (2) Bij de vaststelling van de segmentbreedte voldoen aan op ontwerpberekeningen berustende constructie-condities en tevens rekening houden met uitvoeringseisen, fabricage- en economische eisen. (3) Bij de vaststelling van het aantal segmenten per ring rekening houden met uitvoeringseisen en economische eisen. (4)

Axiale koppelingen in principe op onderling gelijke afstanden plaatsen.

[Toelichting] Voor het bepalen van de geometrie van de segmenten moet een studie gedaan worden die rekening houdt met het gebruiksdoel, namelijk spoortunnel, en leidt tot een goede uitvoerbaarheid en een economisch ontwerp. Hier worden de voor het vaststellen van de geometrie van de segmenten belangrijkste elementen aangegeven. Overigens moet er bij de vaststelling van de buitendiameter ook rekening gehouden worden met de door "3.4 Vrije binnenmaten, buitendiameter-maten en gegraven buitendiameter" bepaalde vrije diameter binnen de tunnel, alsook met de segmenthoogte en de dikte van een binnenwand. ad (1) De segmenthoogte wordt voornamelijk bepaald door belasting-condities, zoals de grootte van de tunneldoorsnede, grondsoort-condities, gronddekking, grondwaterpeil e.d., maar als de segmenthoogte erg klein is, of de vijzel-stuwkracht zeer groot, kan dit bij gewapend beton-segmenten aan de segmenten beschadigingen veroorzaken, dus hier moet voldoende studie naar gedaan worden. Verder wordt de buitendiameter van de tunnel geheel bepaald door die van het schild, zodat het moeilijk is hier veel variatie in aan te brengen. Daarom is het in veel gevallen goedkoper in één tunnel de segmenthoogte zoveel mogelijk overal gelijk te houden. Praktijkgegevens van gebruikelijke segmenthoogten bij spoortunnels staan in Toel. Fig. 9.1.1 brontekst blz.99 (vert. as)

segmenthoogte (mm)

(hor. as)

buitendiameter tunnel (mm)

Verklaring van de tekens (open rondje)

vlakke plaat

(dicht rondje)

kernsegment

(driehoek)

gietijzer

Toelichting Figuur 9.1.1 Praktijkgegevens segmenthoogte ad (2) Voor de sterkteberekening van de segmenten wordt voor een segment meestal een balkstuk-model gebruikt. De segmentbreedte echter wordt vaak vastgesteld op grond van bestaande uitvoeringsgegevens. Het is de regel dat er naar de invloed van deze segmentbreedte geen studie gedaan wordt.

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 2 Voor de segmentbreedte geldt, vanwege het gemak bij transport en assemblage, uitvoeringseisen in tunnelbochten, de lengte van de schildstaart e.d., dat een kleine breedte gunstig is. Om de uitvoeringssnelheid te verbeteren, de fabricagekosten van de segmenten per strekkende meter tunnel te verminderen, en het aantal plaatsen waar zich koppelingen, boutgaten e.d. bevinden, die makkelijk zwakke punten kunnen vormen voor lekkage e. d., is er de laatste jaren een tendens te zien de segmentbreedte van de gebruikelijke 900 - 1000 mm te vergroten naar 1100 -1200 mm Momenteel beschikt men bij spoortunnels over praktijkgegevens van gebruik van segmenten met een breedte van 1200 mm, maar als men zeer brede segmenten gebruikt is het, in aanmerking nemend de relatie tot de segmenthoogte, noodzakelijk te studeren op thema's als tunnelwand-constructie, uitvoering in bochten en schildstaart-constructie. ad (3) Een segmentenring is meestal opgebouwd uit enkele A segmenten, twee B-segmenten en één, als laatste geassembleerd, K-segment. Voor het aantal delen waarin de ring verdeeld wordt is het, als men de fabricage, verbetering van de assemblage-snelheid e.d. in aanmerking neemt, gunstig als dit aantal zo klein mogelijk is, maar terwille van het gemak bij transport, assemblage e.d. gelden er voor gewicht en grootte van één segment zekere beperkingen. Praktijkgegevens over spoortunnels zijn er met een maximale booglengte van ongeveer 4300 mm en een maximaal gewicht van ongeveer 5,7. Het verband tussen het aantal segmenten per ring en de buitendiameter van de tunnel van in het verleden gemaakte spoortunnels staat in Toel. Fig. 9.1.2. A- en B-segmenten worden meestal ongeveer even groot gemaakt. Als het K-segment radiaal inschuivend is, is de grootte hiervan vaak ongeveer 1/4 tot 1/5 van die van de A- en B-segmenten. Met betrekking tot de details van het K-segment worden aanwijzingen gegeven in "9.2 Geometrie en inschuifwijze K-segment" brontekst blz.100 (vert. as)

aantal segmenten per ring

(hor. as)


Verklaring van de tekens (open rondje) vlakke plaat (dicht rondje) kernsegment (driehoek)

gietijzer

Toelichting Figuur 9.1.2 Praktijkgegevens aantal segmenten per ring (vert. as)

afstand tussen de axiale koppelingen (mm)

(hor. as)


Verklaring van de tekens (open rondje) vlakke plaat (dicht rondje) kernsegment (driehoek)

gietijzer

Toelichting Figuur 9.1.3 Praktijkgegevens afstand tussen de axiale koppelingen

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 3 ad (4) Axiale koppelingen moeten, rekening houdend met zigzag-plaatsing en uitvoering in bochten, geplaatst worden op onderling gelijke afstanden of op onderling gelijke afstanden als stellen van 2. Praktijkgegevens over de afstand tussen axiale koppelingen bij spoortunnels staan in Toel. Fig. 9.1.3. Met betrekking tot de details van de koppelingen worden aanwijzingen gegeven in "9.5 Koppelingen".

9.2

Geometrie en inschuif-wijze K-segment.

(1) Bij de vaststelling van de inschuif-wijze van het K-segment rekening houden met het karakter van respectievelijk het radiaal en het axiaal inschuivende type. (2) Bij de vaststelling van de grootte van het K-segment rekening houden met inschuif-wijze, plaatsing van de koppelingen, fabricage-eisen en hanteerbaarheid bij assemblage. (3) Bij de vaststelling van koppelingshoek en inschuif-wijze van het K-segment rekening houden met de hanteerbaarheid bij assemblage. [Toelichting] ad (1) Bij de bepaling van de vorm van het K-segment moet men rekening houden met de inschuif-wijze, de overbrenging van de krachten in de doorsnede en de hanteerbaarheid bij assemblage. Er zijn twee inschuif-wijzen voor het K-segment, radiaal inschuivend en axiaal inschuivend. De respectievelijke kenmerken zijn als volgt. (1)

Radiaal inschuivend

Bij dit type wordt het K-segment ingeschoven door het in de radiale richting van de tunnel omhoog te drukken. Dit is het meest gebruikte type. Omdat het segment een simpele vorm heeft is het makkelijk te vervaardigen en makkelijk te hanteren bij assemblage. Bij hoge grond- en waterdruk echter zullen er, door de in het segment optredende axiale (vertaler: er staat niet "tangentiële") krachten en de hoge zoginjectiedruk, grote schuifkrachten werken in de koppelingsvlakken van het K-segment, waardoor het de neiging zal hebben naar binnen te vallen. Daarvoor moet men dus oppassen. (2)

Axiaal inschuivend Bij dit type wordt het segment zo ingeschoven dat met het in de axiale richting van de tunnel, van de

kant van het werkfront naar de tunneluitgang, erin drukt. De stabiliteit van dit type is veel beter dan die van het radiaal inschuivende type omdat het segment nooit naar binnen kan vallen, maar de vorm wordt ingewikkelder. Verder wordt de schildstaart een beetje langer omdat er in de axiale richting van de tunnel ingeschoven wordt. ad (2) Hoe kleiner bij het radiaal inschuivende type het K-segment gemaakt wordt, vergeleken met de Aen B-segmenten, hoe beter. Als het K-segment te groot is, worden de door uitwendige krachten veroorzaakte schuifkrachten in de koppelingen te groot. Bovendien wordt de koppelingshoek groter en daardoor ook de schuifkrachten in het koppelingsvlak, die veroorzaakt worden door de op de segmentenring werkende axiale (vertaler: er staat niet "tangentiële") krachten. Er zijn voorbeelden uit het verleden van Ksegmenten met een grootte van ongeveer 2/3 van de A- en B-segmenten, maar daar waren wel eens problemen mee doordat er een K-segment binnenwaarts verschoof. Volgens praktijkgegevens van betonnen segmenten zijn deze vaak 1/4 tot 1/5 van de A- en B-segmenten, maar als het K-segment erg klein wordt, kan dit bijvoorbeeld de fabriceerbaarheid van het K-segment schaden, of de hanteerbaarheid van de B-

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 4 segmenten bij assemblage. De laatste tijd zijn er ook voorbeelden waarbij alleen voor het K-segment gietijzer genomen wordt om dit kleiner te maken, maar als de stijfheid erg veel verschilt van die van de A-en B-segmenten moet men oppassen. Bij het axiaal inschuivende K-segment is de krachtoverbrenging in de doorsnede bij de tangentiële koppelingen zeer goed. Daarom gelden er met betrekking tot de grootte weinig beperkingen. Maar net als bij het radiaal inschuivende type treden er soms problemen als dit segment erg klein wordt, dus dan moet men oppassen. ad (3) Het radiaal inschuivende K-segment kent twee typen: tweezijdig gerend, waarbij aan beide zijden het koppelingsvlak een koppelingshoek heeft, en éénzijdig gerend. Meestal wordt het tweezijdig gerende type toegepast. De koppelingshoek van een K-segment van het radiaal inschuivende type wordt volgens formule (Toelichting 9.2.1) berekend, maar volgens praktijkgegevens uit het verleden wordt ongeveer 8° tot 14° genomen. brontekst blz.102

(Toelichting 9.2.1)

hierin is Dr

: koppelingshoek

Tk

: middelpuntshoek K-segment

Z

: marge-hoek koppeling

brontekst blz.102 Toelichting Figuur 9.2.1 Koppelingshoek tweezijdig gerend type Hier is Z de hoek die nodig is om het K-segment in radiale richting van de tunnel in te schuiven. Meestal wordt 2° tot 5° genomen. Het is gunstig deze waarde zo klein mogelijk te nemen, maar dit mag de hanteerbaarheid niet schaden. Bij de vaststelling van de inschuif-hoek Dl van een K-segment ven het axiaal -inschuivende type moet rekening gehouden worden met de hanteerbaarheid van het K-segment bij assemblage en met de lengte van de schildstaart. Als de inschuif-hoek echter te groot wordt, wordt het uiteinde van het segment een scherpe hoek. Dat is constructief een zwak punt, dus daarvoor moet men oppassen. In zijn algemeenheid hangt de inschuif-hoek van het segment af van uitvoeringscondities, soort segment e.d., maar vaak wordt deze 17° tot 24° gemaakt. Opgemerkt zij dat, als middelpuntshoek, segmenthoogte e.d. van het K-segment erg groot zijn, de inschuif-hoek te groot wordt of de schildstaart te lang. Daarom wordt er wel eens een kleine koppelingshoek aangebracht. brontekst blz.102 Dl : inschuif-hoek type 1 type 2 Toelichting Figuur 9.2.2 Axiaal inschuivend K-segment

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 5 9.3

Gerende ringen

Voor gerende ringen, toegepast voor de uitvoering van tunnelbochten en voor meander-correctie, geldt het volgende. (1)

Gerende ringen in principe opbouwen met gerende segmenten.

Als de tunnel echter erg kort is, of in een tunnel bij een station e.d., kunnen ook platte gerende ringen toegepast worden. (2)

Bij het vaststellen van de geermaat rekening houden met de boogstraal, en ook met

uitvoeringseisen in bochten. [Toelichting] Bij de toepassing van gerende ringen kan onderscheid gemaakt worden tussen het maken van een bocht en meander-correctie. Meestal wordt van de gerende ringen voor de uitvoering van bochten ook gebruik gemaakt voor meander-correctie. Het aantal gerende ringen voor meander-correctie bedraagt normaliter ongeveer 3 tot 5 % van het aantal ringen dat overblijft als men van het totaal aantal ringen, benodigd voor het tunneltraject waarop het ontwerp betrekking heeft, het aantal gerende ringen voor gebruik in bochten aftrekt. Overigens is in een slappe natuurlijke bodem meander-correctie soms lastig. Dan is het gewenst rekening te houden met wat meer. Verder is het in constructief en uitvoeringstechnisch opzicht gewenst de combinatie van gerende ringen en standaard ringen hoogstens 1:1 te maken, maar in de praktijk blijkt dat men deze verhouding vaak hoger kiest. Als men het aantal gerende ringen dat men gebruikt naar verhouding te groot maakt, wordt de uitvoering lastig, en wordt soms ook het rechte voeg-traject lang. Daarom probeert men het gebruik van gerende ringen zoveel mogelijk te beperken. Als de gebruikte hoeveelheid toch erg groot wordt moet men ringen-combinaties bestuderen die zo zijn, dat er geen vermindering van effectieve geermaat door zigzagcombinatie optreedt, en zonodig een studie verrichten met ontwerpberekeningen. Als uitgegaan wordt van de midden-breedte van de gerende ring kan de geermaat op de volgende manier berekend worden. Noem het aantal gerende ringen in een gebogen traject nt, het aantal gewone ringen ns. Dan kunnen de lengten van de segmentenwand buitenlangs en die binnenlangs berekend worden met de formules (Toel. 9.3.1) en (Toel. 9.3.2). lengte segmentenwand buitenlangs = brontekst blz.103 (Toelichting 9.3.1) lengte segmentenwand binnenlangs = brontekst blz.103

(Toelichting 9.3.2)

Als nu de boogstraal R genoemd wordt volgt uit de analogie, getoond in Toel. Fig. 9.3.1, de formule (Toel. 9.3.3). brontekst blz.103

(Toelichting 9.3.3)

Tevens volgt hieruit voor de geermaat van de gerende ringen formule (Toel. 9.3.4) brontekst blz.103

(Toelichting 9.3.4)

Anderzijds wordt de lengte van de hartlijn Lc gegeven door formule (Toel. 9.3.5) brontekst blz.103

(Toelichting 9.3.5)

Overigens zal van de met formule (Toel. 9.3.4) bepaalde geermaat, door zigzag-plaatsing de effectieve geermaat verminderen met een bedrag dat bepaald wordt door de zwaaihoek tussen de ringen. Dat overwegende moet derhalve een correctie aangebracht worden. Meestal geeft men een geermaattoeslag, volgens formule (Toel. 9.3.6) brontekst blz.103

(Toelichting 9.3.6)

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 6 In deze formules is: R

: boogstraal tunnelhartlijn (mm)

'

: geermaat (mm)

nt

: aantal gerende ringen

ns

: aantal gewone ringen

btc

: midden-breedte gerende ring (mm)

bs

: breedte gewone ring (mm)

D0

: buitendiameter segmenten (mm)

Lc

: lengte tunnel-hartlijn (mm)

'c

: geermaat inclusief toeslag

Tr

: zwaaihoek gerende ring

brontekst blz.104 Toelichting Fig. 9.3.1

Boogstraal en geermaat

ad (1) Voor een gerende ring wordt uitgegaan van een gerende segmentenring, vervaardigd door segmenten van standaardbreedte enkele cm groter of kleiner te maken. Er is echter gesteld dat als de tunnel kort is, of in een schildtunnel bij een station, waar in 1 ring meerdere segmenten van bijzondere vorm zitten, hoofdzakelijk uit economisch oogpunt ook platte gerende ringen met een gemiddelde breedte van ongeveer 4 tot 8 cm toegepast kunnen worden. Verder is het materiaal van gerende segmentenringen bijna altijd van dezelfde soort als dat van standaard segmentenringen, maar voor platte gerende ringen wordt soms een ander materiaal genomen. ad (2) (a)

Als er gerende segmentenringen toegepast worden

Als maximale breedte van een gerende ring wordt bij doos-segmenten vaak genomen de standaardbreedte plus de helft van de geermaat. Bij vlakke plaat-segmenten werd vaak de maximale breedte van een gerende ring iets kleiner gemaakt dan de standaardbreedte, maar de laatste tijd wordt steeds vaker, net als bij gietijzersegmenten en kernsegmenten, de standaardbreedte plus de helft van de geermaat genomen. Praktijkgegevens over geermaat en geerhoek bij spoortunnels staan in Toel. Tab. 9.3.1 brontekst blz.104 Tabel 9.3.1

Praktijkgegevens geermaat en geerhoek

buitendiameter segmenten D0 geermaat (mm) ' geerhoek (b)

Et

Als er platte gerende ringen toegepast worden

Omdat gerende platen dun zijn, is meestal een materiaal met geringe taaiheid, zoals cement, niet geschikt. Verder is het niet gewenst staalplaat te verspanen tot een gerende vorm omdat de bewerkingskosten dan te hoog worden. Meestal wordt er nodulair grafiet-gietijzer genomen.


Longitudinale ribben Longitudinale ribben, als deze de vijzel-stuwkracht overbrengen, in principe op onderling gelijke

afstanden plaatsen. Bij bepaling van het aantal rekening houden met het aantal schildvijzels per segmentenring. [Toelichting] Bij doosvormige segmenten moet rekening gehouden worden met een zodanige plaatsing en vorm van de longitudinale ribben, dat de vijzel-stuwkracht gelijkmatig naar achteren overgebracht kan worden. Als bij aangrenzende ringen de longitudinale ribben niet in elkaars verlengde liggen zal er, tengevolge van de vijzelstuwkracht, een geconcentreerde belasting op de hoofdligger werken. Om te zorgen dat de ribben in elkaars verlengde liggen worden ze daarom in principe op onderling gelijke afstanden geplaatst. Overigens worden 2 samengevoegde tangentiële koppelingsplaten beschouwd als 1 longitudinale rib. brontekst blz.105 (a) gerende segmentenring

(b) platte gerende ring

D0 (buitendiameter) Toelichting Figuur 9.3.2 Gerende ring Als het aantal longitudinale ribben te klein is wordt de vijzel-stuwkracht niet op juiste wijze overgebracht op de achterliggende segmenten, en ontstaan er o.a. in de hoofdligger onberekenbare spanningen. Daarom is het goed de onderlinge afstand tussen de longitudinale ribben, rekening houdend met het aantal schildvijzels, aan te passen aan de onderlinge afstand tussen de axiale koppelingen. Overigens moet wat de vorm van de longitudinale ribben betreft bij de bepaling van de constructiedetails rekening gehouden worden met de overbrenging van de stuwkracht, en met de segmenten-assemblage, uitvoeringseisen m.b.t. een binnenwand e.d. Ook zijn er gevallen waarin men, om vluchtruimte in de tunnel te garanderen, de doorsnede van een longitudinale rib van een segment bij de vluchtnis verminderd heeft. In dit geval wordt het bewuste deel van de hoofdligger versterkt en wordt de longitudinale rib versterkt met een tijdelijke stang voor overbrenging van de vijzel-stuwkracht, waarna, als de tunnel zich gestabiliseerd heeft, de longitudinale rib (vertaler: er staat niet "de tijdelijke stang") verwijderd wordt. De tijdelijke stang e.d. moeten zodanig ontworpen worden dat de vijzel-stuwkracht daadwerkelijk overgebracht wordt, en er nooit schade toegebracht wordt aan het segment.

9.5

Koppelingen

Bij de bepaling van de constructiedetails van een segment-koppeling rekening houden met de constructieberekeningen, en met betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en uitvoerbaarheid van de assemblage. [Toelichting] Bij de vaststelling van de constructiedetails van een koppeling is het noodzakelijk te bestuderen of de stijfheid van de koppeling overeenstemt met het ontwerp, maar men moet ook allerlei andere aspecten bestuderen, zoals nauwkeurigheid en hanteerbaarheid bij assemblage, vervorming van de ring na voltooiing van de assemblage, en de waterdichtheid van de koppeling.

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 8 Als er in de omgeving van een koppeling plaatselijke krachten werken, is het van belang voldoende versterking aan te brengen. Ook moet de constructie zo gemaakt worden, dat de op de koppelingen werkende spanningen gelijkmatig over het segment zelf verdeeld kunnen worden. Als standaard voor boutdiameters en boutgat-diameters, toe te passen in segmentkoppelingen, gelden Toel. Tab. 9.5.1 en 9.5.2. brontekst blz.106 Toelichting Tabel 9.5.1 Stalen segmenten, en gewapend beton segmenten waarbij in de koppeling metaal is toegepast boutdiameter (mm)1) boutgat-diameter (mm)2) N.B.:

1) nominale diameter schroefdraad

2) gatdiameter van het smalste deel

Toelichting Tabel 9.5.2 Kernsegmenten boutdiameter (mm)1) boutgat-diameter (mm)2) N.B.:

1) nominale diameter schroefdraad

9.6

Waterwerende voorzieningen

2) gatdiameter van het smalste deel

Aan de segmenten in principe constructieve voorzieningen treffen om water te weren. [Toelichting] Schildtunnels worden meestal aangelegd beneden het grondwaterpeil. Lekkage de tunnel in leidt niet alleen tot allerlei problemen bij het onderhoud e.d., maar heeft, door ontwatering van de natuurlijke bodem, ook invloed op de bodem. Daarom is het noodzakelijk voldoende waterwerende voorzieningen te treffen. Als er geen binnenwand aangelegd wordt dient men extra zorgvuldig waterwerende constructies aan te brengen. Aan de segmenten kunnen de volgende soorten waterwerende voorzieningen getroffen worden. (1) Afdichten. Een waterwerende techniek waarbij men een afdichtingsmateraal op het koppelingsvlak lijmt. Er worden enkele kategorieën afdichtingsmateriaal onderscheiden, waarvan men respectievelijk de volgende eigenschappen verwacht: goed kleven, elastische reactiekracht, of zweldruk door waterzwelling. De laatste tijd zijn er veel voorbeelden waarin, uit een oogpunt van assemblage-nauwkeurigheid en uitvoerbaarheid, een waterzwellend afdichtingsmateraal toegepast wordt, bestaande uit chloropreenrubber o.i.d. gemengd met een waterabsorberende polymeer o.i.d. (2)

Waterdicht maken van boutgaten. Bij deze waterwerende techniek wordt in de kier tussen bout en

boutgat een ringvormige pakking van synthetisch rubber en synthetische hars geschoven, die dan met een revet wordt ingedrukt. (3) Waterdicht maken van zog-injectiegaten. Bij betonsegmenten komt het voor dat de buitenomtrek van het zog-injectiegat loskomt van het beton en een waterdoorgang vormt. Daarom wordt er ter waterafdichting vooraf een van rubber gemaakte O-ring omheen gedaan. De laatste tijd gebruikt men vaak waterzwellende ringen. (4) Breeuwen. Deze techniek wordt gebruikt als waterdicht maken met afdichtingsmateraal niet mogelijk is. Aan de binnenranden van de koppelingsvlakken van de segmenten brengt men van tevoren breeuwgoten

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 9 aan en deze vult men op met een breeuwmateriaal, bijvoorbeeld epoxyhars. Wordt de laatste tijd, door verbetering van de kwaliteit van afdichtingsmateralen, niet meer gedaan. (5) Overige waterwerende technieken. Er bestaat een techniek waarbij men in de koppelingsvlakken van de segmenten van tevoren injectiegoten aanbrengt en in de koppelingsnaad mortel o.i.d. injecteert. Wordt de laatste tijd niet vaak gedaan. brontekst blz.106 afdichtingsgoot, vergroting afdichtingsmateriaal afdichtingsmateriaal breeuwen (1) afdichten, breeuwen (2) waterdicht maken van boutgaten Toelichting Figuur 9.6.1 Voorbeelden van de verschillende soorten waterwering Enkele van de deze waterwerende technieken, namelijk afdichten en waterdicht maken van boutgaten, kunnen de mechanische eigenschappen van een koppeling veranderen. Daarom moet men zonodig de invloed die dit heeft op de constructieberekeningen van de segmentenringen bestuderen. Voor afdichten, waterdicht maken van boutgaten, en breeuwen, moet men in de met elkaar corresponderende eindvlakken van de segmenten geschikte holten aanbrengen. Er zijn ook voorbeelden waarbij men tussen tunnelwand en binnenwand een waterafdichtend vel aangebracht heeft, in de verwachting dat dit scheuren in de binnenwand tegengaat en tevens een watergeleidende functie heeft.

9.7

Injectiegaten

Zonodig zorgen voor een zodanige plaatsing van injectiegaten in de segmenten dat er op gelijkmatige wijze een zog-injectie uitgevoerd kan worden. [Toelichting] Om het zog gelijkmatig te injecteren worden er vaak in elk segment een of meer injectiegaten aangebracht. De laatste tijd echter zijn de vul-eigenschappen van het injectiemateriaal verbeterd en wordt er injectie-apparatuur gebruikt voor gelijktijdig injecteren, zodat er ook voorbeelden zijn waarin men het aantal segmenten met injectiegaten beperkt. Bij de vaststelling van de diameter van de vulgaten wordt rekening gehouden met het te gebruiken vulmateriaal, maar meestal neemt men een binnendiameter van ongeveer 50 mm. Als men een injectiegat gebruikt als ophanging moet men bij de vaststelling van diameter en positie van het gat rekening houden met de hanteerbaarheid en de veiligheid van de werkzaamheden tijdens transport en assemblage, bijvoorbeeld door het aan te brengen in het zwaartepunt van het segment. brontekst blz.107 buitendiameter 76,3

plug

steek 80 binnendiameter 62,3 Toelichting Figuur 9.7.1 Voorbeeld injectiegat


Ophanging

Rekening houden met het aanbrengen van een ophanging, en de veiligheid tijdens transport, uitvoering e.d. bestuderen. [Toelichting] Bij transport, assemblage e.d. heeft men een ophanging nodig. Daarom wordt reeds in het ontwerp rekening gehouden met de belasting die daarop werkt tijdens transport, uitvoering e.d. Overigens wordt voor de ophanging vaak gebruik gemaakt van boutgaten of zog-injectiegaten, maar dan moet men ervoor zorgen de omgeving van deze boutgaten, zog-injectiegaten e.d. voldoende te versterken. Automatische assemblage van de segmenten brengt veel grotere versnellingen en vertragingen van de erector-actie met zich mee; bij schilden met grote diameter maakt men de segmenten steeds groter. In dergelijke gevallen wordt de belasting die het gemanipuleer met de erector betekent veel groter, zodat het met betrekking hiertoe vooral belangrijk is de ophanging te bestuderen. Als men met betrekking tot de manipuleer-belasting door de erector een ophanging bestudeert wordt normaliter bij de opzet rekening gehouden met het eigen gewicht van het segment en de dynamische effecten tijdens de assemblage. Bij RC segmenten kan men meestal voor de studie met betrekking tot het lostrekken van de ophangbeugel een op de ophanging werkende belasting nemen die overeenkomt met 1,5 segment. Ook treden er door het eigen gewicht van het segment, en door stootkrachten tijdens de assemblage, grote buigspanningen op. Er zijn in het verleden gevallen geweest waarin bij de schroefdraad breuk optrad. Daarom moet de ophanging ook voldoende tegen buiging bestand zijn.

9.9

Segmenthoeken

Bij de hoeken van een betonsegment in principe maatregelen nemen tegen afbrokkelen, bijvoorbeeld door afschuinen, zodat er geen blutsen, scheuren e.d. ontstaan. [Toelichting] Bij de hoeken van een betonsegment ontstaan tijdens het transport of bij de assemblage van de segmenten, en tijdens de voortstuwing van het schild e.d., makkelijk blutsen, scheuren e.d. Daarom is het goed een afschuining van ongeveer 5 tot 10 mm aan te brengen. Vooral de uiteinden in de dwarsdoorsnede van de tunnel verkeren in veel gevallen in een 'wapeningloos beton'-toestand. Daarom is het gewenst zonodig versterkingen aan te brengen. Ook dient men te proberen in hoofdwapening en krachtverdelingswapening zoveel mogelijk dunne wapeningsstaven toe te passen, en de wapeningloos beton-toestand bij hoeken tegen te gaan. Overigens zijn er ook gevallen waarin men breeuwgoten aanbrengt als afschuining. Of, bijvoorbeeld, men brengt niet een afschuining aan maar plaatst hoekstaal bij de hoeken. brontekst blz.108 hoofdwapening eenheid: mm Toelichting Figuur 9.9.1 Voorbeeld van afschuining


Bewerking, plaatsing en bevestiging van de wapening

(1) Gebogen vormen van de wapening zo maken dat de van de wapening geëiste prestaties tot hun recht komen, en voldoende rekening gehouden wordt met buigbaarheid, beton-vuleigenschappen, of de wapening er in past e.d. (2) De horizontale open ruimte tussen de hoofdwapeningsstaven van een segment tenminste 5/4 van de maximale maat van het ruwe aggregaat maken en tenminste gelijk aan de dikte van de wapeningsstaven. Als de hoofdwapening in twee of meer verdiepingen geplaatst wordt, in het algemeen de loodrechte open ruimte daartussen tenminste 2 cm maken, en tenminste gelijk aan de dikte van de wapeningsstaven. (3) In principe tussen wapeningsstaven geen koppelingen aanbrengen. Als het niet te vermijden is dit toch te doen een geschikte methode kiezen, beantwoordend aan soort en dikte van de wapeningsstaven, de constructie van de koppeling e.d., en bij de vaststelling van de open ruimte tussen de koppeling en aangrenzende wapeningsstaven, of de open ruimte tussen koppelingen onderling, rekening houden met de beton-vuleigenschappen. (4) Uiteinden van wapeningsstaven voldoende inbedden in het beton, en vastzetten middels de hechtkracht tussen wapeningsstaven en beton, of vastzetten door er haken aan te maken, of mechanisch vastzetten. (5) Bij de vaststelling van de dekking rekening houden met omgevingscondities, de kwaliteit van het beton, de dikte van de wapeningsstaven, de fabricagenauwkeurigheid e.d. [Toelichting] ad (1) De lengte die recht uitsteekt vanaf het gebogen uiteinde van een haak moet zo gemaakt worden dat de haak effectief functioneert en het werk van het buigen van de wapeningsstaven makkelijk gaat. Ook moet men er bij het vaststellen van de straal van de binnenbocht voor zorgen dat het beton overal kan doordringen, dat men het materiaal van de wapeningsstaaf niet beschadigt, en dat de haak een betrouwbare werking heeft. In deze zaken wordt uitgegaan van "Ontwerpstandaarden Spoorwegconstructies e.d., idem Toelichtingen (betonconstructies)" (1992). Als het gezien de situatie m.b.t. plaatsing van de wapening, fabricage e.d. onmogelijk is hier vanuit te gaan moet men, bijvoorbeeld met proeven, de prestaties, buigbaarheid, uitvoerbaarheid e.d. controleren. ad (2) Door te stellen dat de open ruimte tussen de hoofdwapeningsstaven tenminste gelijk is aan de dikte en tenminste 5/4 bedraagt van de maximale maat van het ruwe aggregaat wordt de minimale maat aangegeven die nodig is om te zorgen dat het beton overal rondom de hoofdwapeningsstaven goed doordringt. Opgemerkt zij dat als men zonder tafelvibrator, of in combinatie hiermee, met een inwendige vibrator het beton verdicht, het noodzakelijk is te garanderen dat er genoeg vrije ruimte tussen de wapeningsstaven is om deze erin te steken. Op de vrije ruimte tussen wapeningsstaven bij koppelingen is ook (3) van toepassing. ad (3) De wapening in een segment bestaat uit hoofdwapeningsstaven, beugels, krachtverdelingsstaven en assemblagestaven, en ook nog ankerstaven, versterkingsstaven e.d. Zorgen dat er tussen de staven genoeg vrije ruimte zit is in het algemeen lastig. Daarom is er een principe van gemaakt tussen de wapeningsstaven zo min mogelijk koppelingen aan te brengen. Koppelingen tussen wapeningsstaven

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 12 onderling zijn vaak overlappende koppelingen, zodat er bij een koppeling meer staal zit dan elders. Op zulke plaatsen is de kans dus groot dat het beton bij het vullen gehinderd wordt. Daarom moet bij de vaststelling van de open ruimte tot een aan een koppeling grenzende wapeningsstaaf, of tussen koppelingen onderling, rekening gehouden worden met de vul-eigenschappen van het beton. Meestal is het voldoende als men de open ruimte tenminste de maximale maat van het ruwe aggregaat geeft. Ook last men soms de hoofdwapening rechtstreeks vast aan het metaal van een segmentkoppeling. Lasbaarheid, spanningsoverbrenging e.d. moeten dan betrouwbaar zijn. Daarom moet men dus moet men een geschikte keuze maken, beantwoordend aan de soort wapeningsstaaf en het type koppeling. Opgemerkt zij dat bij gebruik in de hoofdwapening van staalplaat of plat staal men moet proberen dit met afschuifkoppelingen of verbindingsstangen met het beton tot een geheel te maken. ad (4) Wapeningsstaven die in een segment voor bevestigingsdoeleinden gebruikt worden zijn ankerstaven van axiale koppelingen en ankerstaven van ophangbeugels. Men moet de sterkte van zulke wapeningsstaven werkelijk tot zijn recht laten komen en dus zorgen dat het uiteinde van de wapeningsstaven niet uit het beton loskomt. Door ze voldoende vastmaak-lengte te geven, of er een haak of bevestigingsmiddel aan te maken, zet men ze degelijk in het beton vast. Overigens horen ankerstaven van tangentiële koppelingen eigenlijk ontworpen te worden als overlappende koppelingen met de hoofdwapening, maar voor het gemak worden deze bij het ontwerpen vaak beschouwd als 'wapeningsstaven voor bevestigingsdoeleinden'. Bij het ontwerpen van een ankerstaaf met een vervormde wapeningsstaaf maakt men de vastmaak-lengte tenminste 12 keer de staafdikte, en kan men de wapeningsstaaf toepassen zonder aan zijn uiteinden een haak te maken. ad (5) De wapeningsstaven goed met beton omgeven is o.a. noodzakelijk om voldoende hechtsterkte van de wapeningsstaven te garanderen, en als roestwering. Daarom moet men bij de vaststelling van de dekking oordelen op grond van omgevingscondities, de kwaliteit van het beton, de dikte van de wapeningsstaven, de maten van het object, de fabricagenauwkeurigheid, belangrijkheid en levensduur van de constructie e.d. Een segment echter is een fabrieksproduct. Vergeleken met betonconstructies in het algemeen is de water - cement verhouding klein, wordt het verdichten goed gedaan, zijn de maten van de bekisting nauwkeurig en is de processturing m.b.t. het plaatsen van de wapening grondig. Daarom vindt men dat de dekking minder kan dan bij ter plaatse gestort beton. Wat de voor segmenten in het algemeen toe te passen dekking betreft wordt 'tenminste de staafdikte, bovendien tenminste 20 mm' voldoende gevoenden. Maar als er geen binnenbekleding is, of in een bijzonder hardvochtige, corroderende omgeving, moet men bestuderen of men bijvoorbeeld de dekking dikker maakt. De laatste tijd wordt bij betonsegmenten aan de bekisting rechtstreeks een fijne bewerking aangebracht, bijvoorbeeld voor de positie-afstemming tijdens assemblage, of om de segmenten te onderscheiden. Er zijn gevallen te zien waarin dit in de segmenten gegraveerd wordt. Als dit diep gaat moet men daar bij de vaststelling van de dekking op de wapeningsstaven vooraf rekening mee houden.

Hoofdstuk 9 en Bijlagen 3-14 en 21–23 Å@ Vertaling blz. (tot 42) 13 No.3

Welwater-debiet voor ontwerp en capaciteit zinkputten (praktijkgegevens) (zie hoofdtekst 3.5 en 3.8)

Bijl. Tab. 3.1 geeft praktijkgegevens over "hoeveelheid welwater voor ontwerp en capaciteit zinkputten" bij de verschillende spoorwegondernemers. Bijlage Tabel 3.1

Welwater-debiet voor ontwerp en capaciteit zinkputten (praktijkgegevens)

brontekst blz.124 Nummers a1 t/m d12 corresponderen met handgeschreven nummers in de brontekst (als matrix lezen). a1

ondernemer

5

Nagoya

9

Eidan

2

Sapporo

6

Kioto

10

Kodan (Keiyo-lijn)

3

Tokio

7

Osaka

11

Kodan (Toyo-lijn)

4

Yokohama

8

Kobe

12

Kansai Rapid Train

bc1

Welwater-debiet voor ontwerp (m3/minuut/km)

b1

normale gedeelten

2, 4, 8, 12

enkel spoor

3, 5

enkel spoor:

dubbel spoor:

6

enkel spoor: 1.0 (Karasuma-lijn 2.0)

7

enkel spoor: 0.002

9

enkel spoor (2 stuks) en dubbel spoor: 0.25

10

enkel spoor: 0.5 (bij waterdragende lagen)

11

dubbel spoor: 0.3

c1

bijzondere gedeelten (onder een rivier e.d.)

(onvoorzien instroom-debiet 1)

5 (2x) zelfde als voor normale gedeelten 9

enkel spoor 2 stuks en dubbel spoor: 0.5

12

enkel spoor: 0.08

d1

Capaciteit van de zinkputten

2

normale gedeelten: 2 m3 x afstand waterverzameling x 20 minuten x 1.25 (veiligheidsfactor)

3

normale gedeelten: 0.25 m3 x afstand waterverzameling x minstens 30 minuten

4

normale gedeelten: 0.5 m3 x afstand waterverzameling x 60 minuten x 1.645 (toeslagfactor)

5

normale gedeelten: primaire capaciteit 4 uur (stroomuitval, onderhoud) secundaire capaciteit 30 minuten, totale capaciteit 4,5 uur.

6

normale gedeelten: 1.0 m3 x afstand waterverzameling x 30 minuten regen-congestie: met + D, regen-intensiteit gesteld op 70 mm/uur

7

(onvoorzien instroom-debiet + welwater-debiet) x potentiële duur wateropslag + zand-bezinkbekken = (brontekst blz.124 x afstand waterverzameling) x 30 minuten + 6 m3

8

normale gedeelten: opvangcapaciteit 30 minuten, anticipeert niet op onvoorziene overstroming

9

normale gedeelten: 0.25 m3 x afstand waterverzameling x 120 minuten regen-congestie: aandeel welwater + 50 mm/uur x 30 minuten

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 14 d10 11

binnenruimte bouwput beschouwd als wateropslag-capaciteit, daarom geen berekeningsformule (studie met opvangcapaciteit 30 minuten) brontekst blz.124 normale gedeelten: rekening houdend met stroomuitval werk … x 150 minuten = … regen-congestie: bij regen-intensiteit 50 mm/uur 30 minuten …

12

normale gedeelten: 240 minuten, minstens 60 m3 regen-congestie: 78 mm/uur, 60 minuten

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 15 No.6

Doorgangen (voor onderhoud en om te vluchten) (praktijkgegevens) (zie hoofdtekst 3.9)

Bijl. Tab. 6.1 toont de wijze van vluchten en het gebruik van onderhoudsdoorgangen en vluchtnissen bij de verschillende spoorwegondernemers. Bijlage Tabel 6.1

Doorgangen (voor onderhoud en om te vluchten) (praktijkgegevens)

brontekst blz.129 Nummers a1 t/m d12 corresponderen met handgeschreven nummers in de brontekst (als matrix lezen). a1

ondernemer

5

Nagoya

9

Eidan

2

Sapporo

6

Kioto

10

Kodan (Keiyo-lijn)

3

Tokio

7

Osaka

11

Kansai Rapid Train

4

Yokohama

8

Kobe

12

JR Oost-Japan

b1

Wijze waarop passagiers in een noodsituatie vluchten

2 t/m 9, 11

vanuit nooddeuren in de kop van de wagons en in de achterste wagon de spoorbaan op

10, 12 vanuit deuren in de zijwand(en) van de wagons naar een vlucht-doorgang c1

Visie op het vluchten door passagiers

2, 3, 6, 9, 11

over de spoorbaan lopen

4, 5, 8, 12

door de onderhoudsdoorgang en over de spoorbaan lopen

10

door de onderhoudsdoorgang lopen

d1

Gebruik onderhoudsdoorgangen en vluchtnissen

2

(ongeveer 450 mm breed)

3

• Onderhoudsdoorgang fungeert tevens als vluchtnis. • Lijn 12 voorziet met tussenafstanden van 10 meter in een vluchtnis (550 mm breed)

4

(500 mm breed).

5

• Aan de zijkant(en) is voorzien in een tevens als onderhoudsdoorgang fungerend vluchtplateau (600 mm breed).

6

(ongeveer 450 mm breed)

7

• De loopgang krijgt de positie van "dóórlopende vluchtnis" (500 mm breed). • Als onderhoudsdoorgang wordt in wezen de spoorbaan gebruikt.

8

(minstens 600 mm breed, geen duidelijke regel)

9

• In het algemeen wordt voor alle lijnen voorzien in een onderhoudsdoorgang (800 mm breed, stapbreedte minstens 500 mm) • Op bijzondere plaatsen, bijvoorbeeld bij de bevestiging aan een station, waar de voor een onderhoudsdoorgang benodigde breedte niet gegarandeerd kan worden, wordt binnen 8 meter voorzien in een vluchtnis.

10

Gecombineerd gebruik als vlucht-doorgang passagiers én voor onderhoud (ongeveer 700 mm breed)

11

Er is een onderhoudsdoorgang, daarom geen vluchtnissen (ongeveer 600 mm breed)

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 16 d12

• De onderhoudsdoorgang (800 mm breed) fungeert tevens als vluchtnis. • Omdat er niet zoals in een bergtunnel in vluchtnissen voorzien kan worden, wordt de doorgang beschouwd als een dóórlopende, smalle vluchtnis.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 17 No.8

Voorbeelden van segmenten en koppelingen (zie hoofdtekst 4.2) In deze bijlage worden praktijkvoorbeelden getoond aan de hand van segmenten die in de praktijk

toegepast of in een uitvoeringssituatie beproefd zijn bij de in Toel. Tab. 4.2.1 van hoofdstuk 4.2 aangegeven spoorwegen in Japan (tussen […] aangegeven zijn de gebruikelijke benamingen) 1.

Gewapend beton [kern-segment]

Tangentiële richting:

type 'lange bout'

Axiale richting: type 'lange bout' Bijlage Figuur 8.1 2.

Gewapend beton [verbeterd kern-segment]


(korte bout + staalplaat) + type 'lange bout'

Axiale richting: type 'lange bout' Bijlage Figuur 8.2 3.

Gewapend beton [vlakke plaat: metalen koppeling]


korte bout + staalplaat

Axiale richting: korte bout + staalplaat Bijlage Figuur 8.3 4.

Gewapend beton [vlakke plaat: gietijzeren koppeling]


(korte bout + gietijzeren plaat)

Axiale richting: (korte bout + gietijzeren plaat) Bijlage Figuur 8.4 5.

Gewapend beton [vlakke plaat: honingraat]

Richting schuine zijde: lange bout (dóórlopende bout) Axiale richting: lange bout (dóórlopende bout) Bijlage Figuur 8.5 6.

Gewapend beton [vlakke plaat: pen-en-gat]


pen + beton hol-bol

Axiale richting: pen + beton hol-bol Bijlage Figuur 8.6

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 18 7.

Gewapend beton [vlakke plaat: met pen-en-gat]


betonvlakken in elkaar steken (+ bout)

Axiale richting: betonnen pen-en-gat (+ bout) Bijlage Figuur 8.7 8.

Gewapend beton [vlakke plaat: spie]


spie

Axiale richting: pen Bijlage Figuur 8.8 9.

Gewapend beton [vlakke plaat: insteek-koppeling]


insteek-koppeling + (zeer stijf metalen hulpstuk + korte bout)

Axiale richting: insteek-koppeling + (staalplaat + korte bout) Bijlage Figuur 8.9 10.

Nodulair grafiet-gietijzer [gietijzeren doos-segment]


korte bout

Axiale richting: korte bout Bijlage Figuur 8.10 11.

Nodulair grafiet-gietijzer [gegolfd gietijzer]


korte bout

Axiale richting: korte bout Bijlage Figuur 8.11 12.

Samengesteld (staal + wapeningloos beton) [vlakke plaat: NM]


in elkaar passen

Axiale richting: in elkaar passen Bijlage Figuur 8.12

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 19 No.11 Rekenvoorbeelden loodrechte toegevoegde belasting (zie hoofdtekst 5.11) 1.

Hoofdpunten

Als een tunnel aangelegd wordt in een slappe bodem, brengen inklink-verschijnselen van de bodem met zich mee, dat er tussen de tunnel en de omringende bodem, die verschillende stijfheid hebben, relatieve verplaatsingen optreden. Door zogenaamde negatieve wrijving ontstaat dan een loodrechte toegevoegde belasting, waarvan men zich voorstelt dat deze via het stuk aarde boven de tunnel op de tunnel werkt. Deze bijlage bespreekt een methode om met FEM-analyse de loodrechte toegevoegde belasting te berekenen. 2.

Het mechanisme van daling van grondwaterpeil en toename van effectieve spanning

Het verschijnsel inklink-zakking in een slappe bodem ontstaat doordat, tengevolge van een daling van het grondwaterpeil, in de bodem een overdruk van het poriewater ontstaat, en met het verstrijken van de tijd poriewater, dat de ruimte tussen de deeltjes van het klei-skelet opvult, naar buiten gedreven wordt. Anders gezegd, het is het verschijnsel dat er op de deeltjes van het klei-skelet als belasting een toegenomen effectieve spanning komt te staan, het volume van de hele kleilaag vermindert, en het grondoppervlak verzakt. Daarom zal de, door grondwaterpeil-daling bepaalde, toegenomen effectieve spanning in een kleilaag in een gelamineerde bodem zoals getoond in Bijl. Fig. 11.1, variëren met het patroon van de grondwaterpeil-daling van de hoger en lager gelegen waterdragende lagen waar de kleilaag tussen zit. brontekst blz.143 brontekst.

Nummers 1 t/m 6 corresponderen met handgeschreven nummers in de

1

aanvankelijk waterpeil

4

kleilaag

2

toplaag

5

lager gelegen waterdragende laag

3

hoger gelegen waterdragende laag

6

toegenomen effectieve spanning

Bijlage Figuur 11.1 effectieve spanning

Het verband tussen het patroon van de grondwaterpeil-daling en de toegenomen

3.

Analysemethode van de effectieve spanning

(1)

Analyse-model

Aan het in Bijl. Fig. 11.2 getoonde analyse-model is een elastische FEM-analyse verricht. De op ieder element werkende toegenomen effectieve spanning kan, refererend aan bijvoorbeeld (3) of (6) in Bijl. Fig. 11.1 en Bijl. Tab. 11.1, bepaald worden zoals in Bijl. Fig. 11.2. Door deze toegenomen effectieve spanning, die een driehoekige verdeling vormt, op het model te laten werken, vertolkt men namelijk een inklink-zakking. In deze analyse is daarbij de component eigen gewicht van ieder element van het in Bijl. Fig. 11.2 getoonde analyse-model vermenigvuldigd met de spanningsgradiënt (Jwd/H) van de toegenomen effectieve spanning. Overigens is in deze analyse alleen de kleilaag in het model opgenomen, de waterdragende lagen niet. (2)

Analyse-condities en geanalyseerde gevallen

De analyse-condities zijn aangegeven in Bijl. Tab. 11.2, de geanalyseerde gevallen in Bijl. Tab. 11.3. Als analyse-parameters zijn genomen Hcu: de dikte van het bovenste bodempakket, boven de tunneltop, Hcd: de dikte van het onderste bodempakket, onder de tunnelbodem, en d: de daalhoogte van het grondwaterpeil.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 20 brontekst blz.144 brontekst.


1

aanvankelijk waterpeil

4

waterdragende laag

2

fluctuerend waterpeil

5


3

kleilaag

6

grondoppervlak

Bijlage Figuur 11.2

Analyse-model

Bijlage Tabel 11.1 grondwaterpeil

Toegenomen effectieve spanning in de kleilaag, ontstaan door daling van het

7

patroon grondwaterpeil-daling

12

totale druk

8

aanvankelijk

13

neutrale druk

9

daalhoogte vanaf waterpeil (I)

14

effectieve druk

10

hoger gelegen waterdragende laag

15


11

lager gelegen waterdragende laag

Bijlage Tabel 11.2

Analyse-condities

16

bodem

19

Poisson-verhouding

17

tunnelwand

20

soortelijk gewicht

18

vervormingscoëfficiënt

21

buigstijfheid

23

daalhoogte grondwaterpeil

Bijlage Tabel 11.3 22

Geanalyseerde gevallen

geanalyseerd geval

Opgemerkt zij dat, zoals Bijl. Fig. 11.2 laat zien, aangenomen is dat het aanvankelijke waterpeil het grondoppervlak is, terwijl daarna de daalhoogte ingesteld is op intervallen van 10 m. Om met het ontwerp van de tunnelwand aan de veilige kant te zitten is aangenomen dat deze een stijf lichaam is waarbij geen verlaging van spanningsconcentratie door vervorming optreedt. 4.

Loodrechte toegevoegde belasting, berekend uit de resultaten van FEM-analyse

Bijl. Tab. 11.4 geeft de analyse-resultaten. De loodrechte toegevoegde belasting is berekend als het verschil tussen de loodrechte spanning in het element recht boven de tunnel-top en de loodrechte spanning op een voldoende van de tunnel verwijderde plaats op gelijke hoogte. Uit een parameter-studie blijkt dat naarmate de daalhoogte van het waterpeil groter wordt de loodrechte toegevoegde belasting toeneemt. Verder blijkt dat de waarde van de loodrechte toegevoegde belasting 30 tot 40 % bedraagt van de loodrechte spanning op een voldoende van de tunnel verwijderde plaats. Bijlage Tabel 11.4

Resultaten van FEM-analyse

brontekst blz.145 brontekst.


1

geanalyseerd geval

5

resultaten FEM-analyse

2

parameter

6

loodrechte spanning recht boven de top

3

daalhoogte grondwaterpeil

7

loodrechte spanning gewone plaats

4

knooppunt-verplaatsing in verticale richting

8

loodrechte toegevoegde belasting

9

verhouding

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 21

5.

Samenvatting In werkelijkheid bezit de bodem een ingewikkelde lagen-opbouw, maar bij het verrichten van een

analyse is het noodzakelijk randvoorwaarden, fysische waarden van de bodem e.d. op een geschikte manier op te zetten. Ook moet voor het in te voeren daal-patroon van het grondwaterpeil een geval aangenomen worden dat, met als voorwaarde een lange termijn-schatting, op grond van gegevens van waarnemingen van het waterpeil uit het verleden e.d. op de betreffende plaats aannemelijk is. Opgemerkt zij dat, als de uit de analyse berekende schuifspanning hoger uitvalt dan de schuifsterkte van de grond, het gewenst is een elastisch-plastische FEM-analyse te verrichten. Anderzijds bestaat er, als men de inklink-verschijnselen van de grond op een goede manier simuleert, een FEM-analysemethode die aan de gewone 'spanning - vervorming'-analyse een infiltratiestroom-analyse van het grondwater koppelt. Met deze methode moeten veel parameters ingevoerd worden, en het beslisproces daarvan is ingewikkeld. Daarom lijkt het noodzakelijk met een invloedrijkheidsanalyse of zo van te voren na te gaan welke de belangrijkste parameters zijn.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 22 No.12 Het verband tussen Young-modulus en betonsterkte (praktijkgegevens) (zie hoofdtekst 6.3) Bijl. Fig. 12.1 en Bijl. Fig. 12.2 geven het verband tussen de Young-modulus en respectievelijk de druksterkte van beton en de referentiesterkte voor ontwerp. Basis: Civil Engineering Society, Concrete Library Nr.61 Beton standaardspecificaties (1986 vastgesteld) gerevideerde documentatie. Nieuw onderzoek: vastgesteld)

Volgens de berekeningsmethode van Beton standaardspecificaties (1986

Hardings-methode: JIS A 1132 en stoomharding bij atmosferische druk brontekst blz.146


brontekst. 1

Young-modulus

2

druksterkte beton

3

verklaring

4

onderzoek praktijkgegevens

5

gegevens nieuw onderzoek

Bijlage Figuur 12.1

Young-modulus en druksterkte

6

Ontwerpstandaard bouwwerken 1983, Beton standaardspecificaties uitgave 1980 (Civil Engineering Society)

7

Standaard segmenten voor schild-bouwprojecten (uitgave 1990)

8

Beton standaardspecificaties uitgave 1991 (Civil Engineering Society)

9

volgens "standaardspecificaties " e.d.

10

referentiesterkte voor ontwerp

Bijlage Figuur 12.1

Young-modulus en referentiesterkte voor ontwerp

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 23 No.13 Berekening van de krachten in de doorsnede volgens de conventionele rekenmethode (zie hoofdtekst 8.5) De conventionele rekenmethode, van oudsher toegepast als methode om de segmenten te ontwerpen, biedt niet de mogelijkheid de rol van de koppelingen op duidelijke wijze te beoordelen. Daarom wordt hij in de onderhavige Ontwerpstandaard in wezen niet toegepast. Maar hij is handig om van de ruwe getalwaarden een schatting te maken, en daarom geeft Bijl. Tab. 13.1 de in de conventionele rekenmethode gebruikte berekeningsformules. De definitie van de symbolen wordt getoond wordt in Bijl. Fig. 13.1 Bijlage Tabel 13.1 Berekeningsformules van de krachten in de segment-doorsnede volgens de conventionele rekenmethode brontekst blz.147 brontekst.


1

belasting

2

buigmoment

3

axiale kracht

4

schuifkracht

5

loodrechte belasting

6

horizontale belasting

7

horizontale driehoekige belasting

8

als …

9

horizontale bodem-reactiekracht

10

eigen gewicht

11

horizontale verplaatsing van de veerlijn

12

als geen rekening gehouden wordt met de door het eigen gewicht van de tunnelwand bepaalde bodem-reactiekracht

13

als wél rekening gehouden wordt met de door het eigen gewicht van de tunnelwand bepaalde bodem-reactiekracht

14

Hierin is EI de buigstijfheid per eenheid van breedte



1

bovenop geplaatste belasting

2

waterdruk

3

gronddruk

4

bodem-reactiekracht

5

reactiekracht door eigen gewicht

Bijlage Figuur 13.1

Het in de conventionele rekenmethode toegepaste systeem van belastingen

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 24 No.14 Berekening van de rotatie-veerconstante van een koppeling met de buigproef (zie hoofdtekst 8.5 en 8.7) 1.

Inleiding

Deze bijlage bespreekt waar men op moet letten bij buigproeven aan koppelingen, ter bepaling van de rotatie-veerconstante van de tangentiële koppelingen tussen de segmenten. Ook de wijze van bepalen wordt besproken. Met betrekking tot buigproeven aan segmentkoppelingen, uitgevoerd door (stichting) Railway Technical Research Institute, worden van methode en resultaten de hoofdpunten aangegeven. 2.

Voorwaarden waaraan men met de proeven dient te voldoen

Bij de uitvoering van een proef wordt ervan uitgegaan dat voldaan wordt aan de hierna te noemen voorwaarden (1) t/m (7). (1)

Segmenten van ware grootte nemen. De kromtestraal van de segmenten gelijk maken aan die van de echte segmenten, of oneindig groot.

(2)

Als metalen hulpstukken van de koppeling, en als bouten, de in werkelijkheid toe te passen uitvoeringsvorm nemen. Zorgen dat de aanvankelijke vastdraai-kracht van de bouten ongeveer gelijk is aan de werkelijke.

(3)

In de segmenten een axiale kracht aanleggen die correspondeert met het ontwerp.

(4)

Zorgen dat het uiteindelijke belastingsniveau meer dan 2 keer zo groot wordt als het met het ontwerp corresponderende buigmoment, en oppassen dat de belastings-stappen niet te ruw worden.

(5)

De proef uitvoeren zowel met positieve als met negatieve buiging.

(6)

Behalve als er erg veel verschil is tussen de constructie van de koppeling tussen A-segmenten onderling en die tussen B- en K-segment, hoeft men in principe de proef slechts te doen aan een AA koppeling. De proef tussen A-segmenten onderling wordt gedaan door twee A-segmenten aan elkaar vast te draaien (zie Bijl. Fig. 14.1).

(7)

Als het afdichtingsmateriaal veel invloed lijkt te hebben, de proef doen met het afdichtingsmateriaal erop gelijmd.

3.

Te meten grootheden

Bijl. Tab. 14.1 laat zien welke grootheden gemeten moeten worden. Opgemerkt zij dat ervan uitgegaan wordt dat beginwaarden opgenomen worden vóór het aanleggen van de axiale kracht. Om de neutrale as met enige nauwkeurigheid te bepalen is het gewenst op in totaal tenminste 8 plaatsen ʌ-vormige kalibers te bevestigen: in het zijvlak bij de koppeling aan één kant 3 (bovenrand, halverwege en onderrand), en dat aan beide kanten, dus samen 6, en dan nog op 2 plaatsen van het ondervlak van de koppeling. Bijlage Tabel 14.1

Te meten grootheden

brontekst blz.149 Nummers a1 t/m c5 corresponderen met handgeschreven nummers in de brontekst (als matrix lezen). a1

te meten grootheid

2

aangebrachte belasting

3

aangelegde axiale kracht

4

naad-opening bij de koppeling

5

horizontale verplaatsing steunpunt


Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 26 b1

doel van de meting

2

buigmoment bepalen

3

aangelegde axiale kracht beheersen

4

naad-opening koppeling meten, neutrale as berekenen

5

correcttie aanbrengen op het buigmoment

c1

meetinstrument

2

belastingscel

3

belastingscel

4

ʌ-vormig kaliber

5

vervormingsmeter

Overigens zijn de in Bijl. Tab. 14.1 aangegeven te meten grootheden een minimaal vereiste. Andere te meten grootheden zijn bijvoorbeeld de vervorming van ankerstaven en hoofdwapeningsstaven. 4.

Wijze van bepalen van de rotatie-veerconstante

(1)

Buigmoment, positie neutrale as en naad-opening bij de verschillende belastings-stappen ordenen.

(2)

Uit de bij (1) geordende waarden van positie neutrale as en naad-opening de rotatiehoek van de koppeling berekenen.

(3)

Door de resultaten hiervan uit te zetten een M-T grafiek maken (een grafiek van het verband tussen buigmoment en rotatiehoek van de koppeling).

(4)

Uit de helling van de M-T grafiek de rotatie-veerconstante berekenen.

5.

Voorbeeld van de proeven

5.1

Proefmethode De segmenten waar het over gaat zijn betonsegmenten, in de volgende 4 soorten:

(1)

'Vlakke plaat'-segment met metalen koppeling, segmenthoogte 300 mm

(2)

'Vlakke plaat'-segment met gietijzeren koppeling, segmenthoogte 300 mm

(3)

'Vlakke plaat'-segment met metalen koppeling, segmenthoogte 400 mm

(4)

Kern-segment, segmenthoogte 550 mm De proeven zijn uitgevoerd tussen A-segmenten ("A-A proef") (Bijl. Fig. 14.1), maar bij het 300 mm

hoge segment met metalen koppeling zijn ook proeven uitgevoerd om de rotatie-veerconstante tussen B- en K-segment te bepalen ("B-K-B proef"). De proef met B-K-B segmenten is uitgevoerd aan een radiaal inschuivend én aan een axiaal inschuivend K-segment. Wat de richting betreft waarin de belasting aangebracht werd, zijn zowel de A-A als de B-K-B proeven gedaan met zowel positieve als negatieve buiging. Voor de uitgeoefende axiale kracht zijn ongeacht de soort bij alle proefmonsters dezelfde waarden genomen: 0, 50 en 150 tf.



1

Bovenaanzicht

7

frame voor aanbrengen axiale kracht

2

tegenkracht-wand

8

PC stalen staaf

3

vijzel voor aanbrengen buigbelasting

9

belastings-juk

4

vijzel voor aanbrengen axiale kracht

10

proefmonster

5

belastingscel

11

tegenkracht-frame

6

A-segment

12

oplegging

Bijlage Figuur 14.1

Buigproef aan koppeling, proefmethode (A-A proef)

Bijlage Tabel 14.2

Soorten proeven

13

soort proef

18

radiaal inschuivend

14

segmenthoogte

19

axiaal inschuivend

15

type koppeling

20

metalen koppeling

16

A-A proef

21

gietijzeren koppeling

17

B-K-B proef

22

kern-segment

Welke soorten proeven gedaan zijn staat in Bijl. Tab. 14.2. 5.2

De proefmonsters

De maten van het proefmonster, de positie van koppelingsdoos en bouten e.d. zijn vastgesteld refererend aan de in werkelijkheid door de spoorwegondernemers toegepaste uitvoeringsvormen. De maten van de proefmonsters staan in Bijl. Tab. 14.3, de vorm van metalen koppeling H 300 en gietijzeren koppeling H 300 in Bijl. Fig. 14.2. Opgemerkt zij dat de werkelijke segmenten niet een aan de tunnel-straal beantwoordende kromming kregen, maar dat bij deze proeven de kromtestraal =

gemaakt werd.

De referentiesterkte voor ontwerp van het voor de vervaardiging van de proefmonsters toegepaste beton en de soort wapening waren resp. brontekst blz.151 en SD 295. Bijlage Tabel 14.3

Maten van de proefmonsters



1

breedte proefmonster

4

A- en B-segment

2

lengte proefmonster

5

K-segment

3

hoogte proefmonster

6

de in Bijl. Tab. 14.2 gegeven waarden

Bijlage Figuur 14.2

Vorm van de koppeling (voorbeeld: metalen koppeling H 300)

Bijlage Tabel 14.4

Sterkteklasse, diameter en aantal van de in de proef toegepaste bouten

7

metalen koppeling H 300

11

diameter en aantal bouten

8

gietijzeren koppeling H 300

12

bovenste rij

9

metalen koppeling H 400

13

onderste rij

10

kern-segment H 300**

**Opmerking vertaler: 5.1 (4) geeft kern-segment H=550 mm.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 28 5.3

Proefresultaten

Wanneer de proefresultaten met betrekking tot buigmoment en rotatiehoek van de koppeling geordend worden blijkt dit het beeld van Bijl. Fig. 14.3 te geven. In het gedeelte waarin dit verband door de eerste helling weergegeven wordt heerst, door de invloed van de axiale kracht in de tangentiële koppeling, in het hele vlak van de koppeling een drukspannings-toestand, ook al werkt er een moment. Derhalve zal, als het beton van de koppelings-vlakken nauw contact maakt, deze aanvankelijke rotatie-veerconstante k m1 oneindig groot zijn. Omdat echter de rotatiehoek van de koppeling bepaald wordt uit gegevens van ʌvormige kalibers komt er schijnbaar een eindige waarde uit. De kans bestaat dat ook in de secundaire rotatie-veerconstante km2 de invloed van een schijnbare rotatiehoek zit, maar aangezien die invloed gering lijkt is deze uit de experimenteel verkregen waarden bepaald zonder een correctie aan te brengen. In de tertiaire rotatie-veerconstante km3 lijkt geen invloed van een schijnbare rotatiehoek te zitten, dus deze is verwerkt zonder de experimentele gegevens te corrigeren. De proeven zijn gedaan voor allerlei gevallen, bijvoorbeeld zonder afdichtingsmateriaal of juist met een zeer hard afdichtingsmateriaal. Met betrekking tot de metalen koppeling met liggerhoogte 300 mm zijn deze allemaal uitgevoerd, maar alleen de rotatie-veerconstante van de uitvoeringsvorm met hardheid 30 van het afdichtingsmateriaal, hier het basisgeval, staat in Bijl. Tab. 14.5. Van het verband tussen buigmoment en rotatiehoek van de koppeling geeft Bijl. Fig. 14.4 een voorbeeld. Gevallen waarin een beeld als in Bijl. Fig. 14.3 niet in opvallende mate zichtbaar is, zodat secundaire en/of tertiaire veerconstante niet duidelijk zijn, zijn in de tabel aangegeven met "—". brontekst blz.152


brontekst. 1

buigmoment

2

rotatiehoek v.d. koppeling

Bijlage Figuur 14.3

Het verband tussen buigmoment en rotatiehoek v.d. koppeling

Bijlage Figuur 14.4

Het verband tussen buigmoment en rotatiehoek v.d. koppeling (gietijzeren koppeling

H 300, axiale kracht N = 50 tf, positieve buiging) Bijlage Tabel 14.5

Rotatie-veerconstante per soort proef

3

richting waarin de belasting wordt aangebracht

4

axiale kracht

5

rotatie-veerconstante

6

positieve buiging

7

negatieve buiging

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 29 No.21 Soorten schildtypen (gebruikt voor spoortunnels) 1.

Algemene indeling van schildtypen

Deze bijlage geeft uitleg over de indeling van de algemeen voor spoortunnels gebruikte schilden, de hoofdpunten betreffende de verschillende typen, en de grondsoorten waarin ze toegepast worden. 1.1

Soorten schilden

Naar de constructie van de scheidingswand tussen werkfront en werkruimte worden, zoals aangegeven in Bijl. Fig. 21.1, schilden verdeeld in 2 soorten: open en gesloten. Een gesloten schild is een schild voor machinaal graven waarin een scheidingswand is aangebracht. Tussen het werkfront en deze scheidingswand bevindt zich de boorkamer. Door deze te vullen met uitgegraven grond of slurrie, en daarop voldoende druk uit te oefenen, wordt gezorgd voor de stabiliteit van het werkfront. De gesloten schilden kunnen vervolgens verdeeld worden in gronddruk- en slurrieschilden. Open noemt men een schild als het geen scheidingswand heeft en het werkfront-vlak grotendeels opengelaten is. Afhankelijk van de graafmethode wordt onderscheid gemaakt tussen machinaal, semimachinaal, en handmatig graven. Schilden van dit type worden toegepast in zelfdragende natuurlijke bodems. Als het werkfront niet zelfdragend is moet men het zelfdragend maken door gecombineerde toepassing van een hulptechniek, bijv. bodemverbetering of pneumatische techniek. Meestal wordt het weinig van hulptechnieken afhankelijke gesloten schild gekozen. brontekst blz.174 (constructie van het voorvlak)

(type)

gronddruk gesloten slurrie schildtype machinaal graven open

semi-machinaal graven handmatig graven

Bijlage Figuur 21.1

De meest gangbare soorten schilden

1.2

De hoofdpunten, per schildtype

(1)

Gronddruk-schild

Een gronddruk-schild is een schild voor machinaal graven dat voorin voorzien is van een scheidingswand. Bij dit type wordt het werkfront gestabiliseerd door boorkamer en avegaar helemaal te vullen met tot dikke slurrie gemaakte uitgegraven grond. In het algemeen is het, om niet door het kurk-effect van de avegaar aan het werkfront een actieve gronddruk-toestand te laten ontstaan, noodzakelijk dat de werkfront-gronddruk daadwerkelijk overgebracht wordt op de avegaar, en is het belangrijk dat de boorkamer goed helemaal gevuld is met plastisch stromend gemaakte uitgegraven grond. Daarom zijn de belangrijkste ontwikkeling de laatste tijd machines voorzien van een mechanisme voor de injectie van een toevoeging en een kneed-mechanisme dat de toevoeging en de uitgegraven grond krachtig roert. De uitgegraven grond in de kamer wordt door de stuwkracht van het schild onder druk gezet, en doordat deze 'dikke slurrie'-druk werkt op het hele werkfront, wordt de stabiliteit van het graafvlak bewaard. Verder wordt de uitgegraven grond plastisch stromend gemaakt, zodat hij via de

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 30 avegaar e.d. soepel afgevoerd kan worden. Er bestaan verschillende soorten toevoeging, zoals bentoniet, in water oplosbare macromoleculen (bijv. CMC: natriumcarboxymethylcellulose), klei, sterk waterabsorberende hars, schuimmiddel. Het gebruik wordt afgestemd op de condities van de natuurlijke bodem. Voorbeelden van grondsoorten waarin een gronddruk-schild wordt toegepast: brontekst blz.175 Bijlage Figuur 21.2

De constructie van een gronddruk-schild (voorbeeld)

(a) Met frontplaat

(b) Met spaken

Bijlage Foto 21.1

Gronddruk-schild (voorbeelden)

(1)

Als het schild niet voorzien is van een mechanisme voor toevoeging-injectie (gronddruk-schild):

slappe kleiachtige grond met gering zandgehalte, waarbij het graven met de boor genoeg is om de grond plastisch stromend te maken. (2) Als het schild wél voorzien is van zo'n mechanisme ('dikke slurriedruk'-schild): tot een holocene laag behorende weinig geconsolideerde slappe bodems van zand-grind, zand, slib, klei e.d., en gelamineerde bodems met harde en zachte lagen door elkaar. Bij een op gronddruk berustend schild kunnen het opnemen van de grond en de voortstuwing gekoppeld plaatsvinden en wordt onderwijl de werkfront-gronddruk gestuurd. Daarom stabiliseert het werkfront zich makkelijk en kan de vervorming van de bodem gering gehouden worden. Verder is dit type schild toepasbaar in een breed scala aan grondsoorten, zijn er in principe geen hulptechnieken nodig, en kan men volstaan met een betrekkelijk klein bouwterrein. Daarom wordt er de laatste tijd vaak voor gekozen. (2)

Slurrie-schild Bij dit type schild wordt, weerstand biedend aan water- en gronddruk, de kamer helemaal gevuld en

onder druk gezet met een slurrie waarop de benodigde druk uitgeoefend wordt. Zo wordt gezorgd voor een stabiel werkfront. Door de slurrie tevens te laten circuleren, wordt de uitgegraven grond als vloeistof getransporteerd. Door een slurriedruk aan te brengen die iets hoger is dan grond-plus-waterdruk van het werkfront, wordt de stabiliteit van het werkfront bewaard. Door een zeer visceuze slurrie met hoog soortelijk gewicht te gebruiken is het mogelijk het werkfront nog meer stabiliteit te geven. Daarom is dit schild geschikt voor gebruik in slappe bodems, en ook op plaatsen met een hoge waterdruk, zoals een rivierbedding of de zeebodem. Verder wordt de slurrie aan- en afgevoerd van boven de grond tot het werkfront met buizen onder gebruikmaking van pompen en is het werkfront volledig gesloten. Dit betekent een zeer goede veiligheid en een gunstige uitvoeringsomgeving. Een ander voordeel is dat hulptechnieken in principe niet nodig zijn, zodat er geen werkzaamheden van boven de grond vandaan verricht hoeven te worden. Er is echter wel een bouwterrein of ruimte nodig om de behandelinsinstallatie te plaatsen. brontekst blz.176 Bijlage Figuur 21.3

De constructie van een slurrie-schild (voorbeeld)

Bijlage Foto 21.2

Slurrie-schild (voorbeeld)

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 31 Voorbeelden van grondsoorten waarin slurriedruk-schilden toegepast worden: (1) Tot een holocene laag behorende zand-grind-, zand-, slib- en klei-lagen, of gelamineerde zachte lagen met losse bodem-consolidatie. Lagen met hoog relatief watergehalte en instabiel werkfront. (2) Tot een pleistocene laag behorende zand-grind-, zand-, slib- en klei-lagen, of gelamineerde lagen met veel water waarin gevreesd wordt voor inzakken van de natuurlijke bodem door welwater. (3)

Schild voor machinaal graven (open) Echild voor machinaal graven heeft een roterende boorkop die het werkfront continu uitgraaft. Dit

schildtype werd ontwikkeld om een grote toename van het graafvermogen van de open schilden te bewerkstelligen. Er zijn twee typen schilden voor machinaal graven. Het ene heeft boortanden, geplaatst op een frontplaat, waarvan een grondwerend effect verwacht wordt. Bij het andere type zijn de boortanden geplaatst op spaken. Dit type kan aangepast worden aan betrekkelijk grote keien, veranderingen van het werkfront e.d. Van het type met frontplaat wordt aangenomen dat het, vergeleken met schilden voor semimachinaal graven, handmatig graven e.d., voordelen heeft t.a.v. de stabiliteit van het werkfront. Echter, hoe ver de boortanden bij het graven in het werkfront bijten hangt af van de grondsoort. Misschien komt de frontplaat wel helemaal niet in aanraking met het werkfront. Een andere visie is dan ook dat deze frontplaat maar weinig grondwerend effect heeft. Ook zitten er grote sleuven in, de opname-openingen voor de uitgegraven grond, dus men kan moeilijk stellen dat het werkfront goed gesteund wordt. brontekst blz.177 Bijlage Figuur 21.4

De constructie van een schild voor machinaal graven (voorbeeld)

Bijlage Foto 21.3

Schild voor machinaal graven (voorbeeld)

Het type met spaken heeft geen frontplaat, het werkfront wordt in hoge mate opengelaten. Dit type wordt toegepast in grondsoorten waarbij het werkfront behoorlijk lang zelfdragend blijft. Voorbeelden van grondsoorten waarin een schild voor machinaal graven toegepast kan worden: (1)

Pleistocene laag waarin het werkfront zelfdragend is.

(2) Holocene laag. (Voorwaarde: gecombineerde toepassing van pneumatische techniek, grondwaterpeilverlaging, chemische injectie of een andere techniek die een stabiliserende behandeling geeft aan de natuurlijke bodem.) Door de ontwikkeling van gesloten schilden de laatste tijd bijna niet meer gebruikt. (4)

Schild voor semi-machinaal graven

Dit type is een schild voor handmatig graven dat boort met inzet van graafmachine(s), lader(s), gecombineerde graaf-laadmachine(s) e.d. De grondwering tijdens het graven is problematisch; in veel gevallen wordt het werkfront nog meer opengelaten dan bij een schild voor handmatig graven. Daarom is in principe, net als bij een schild voor handmatig graven, zelfdragendheid van het werkfront gedurende lange tijd een voorwaarde. In grondsoorten waarin het werkfront instabiel is wordt door chemische injectie een stabiliserende behandeling gegeven aan de natuurlijke bodem of, als het grondwater hoog staat en door welwater het werkfront instabiel is, moet grondwaterpeilverlaging of een dergelijke techniek toegepast worden.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 32 Voorbeelden van grondsoorten waarin een schild voor semi-machinaal graven toegepast kan worden zijn vooral zand, grind, geconsolideerd slib en klei; voor een slappe holocene laag niet geschikt. Ook dit type wordt de laatste jaren bijna niet meer toegepast. (5)

Schild voor handmatig graven

Bij dit type schild wordt het werkfront uitgegraven met spaden, houwelen, brekers en dergelijke graafwerktuigen. Na het graven wordt een grondwering aangebracht. Omdat het voorvlak opengelaten is wordt normaliter met grondweringsvijzels, zoals een schuifkap en dekvijzels tegen inzakken van de top van het werkfront, en frontvijzels tegen inzakken van het werkfront-vlak, voorkomen dat het werkfront inzakt. Dit type is de elementaire uitvoering van het schild, er is veel praktijkervaring mee, en de machine is goedkoop. Maar net als bij de andere open schildtypen moet het werkfront langdurig zelfdragend kunnen zijn. Als het werkfront instabiel is moet gecombineerd gebruik gemaakt worden van een hulptechniek. brontekst blz.178 Bijlage Figuur 21.5

De constructie van een schild voor semi-machinaal graven (voorbeeld)

Bijlage Foto 21.4

Schild voor semi-machinaal graven (voorbeeld)

Bijlage Figuur 21.6

De constructie van een schild voor handmatig graven (voorbeeld)

Bijlage Foto 21.5

Schild voor handmatig graven (voorbeeld)

brontekst blz.179 Bijlage Tabel 21.1

Het verband tussen schildtype en grondsoort; studieonderwerpen

Nummers a1 t/m f10 corresponderen met handgeschreven nummers in de brontekst (als matrix lezen). a1

schildtype

bc1

gesloten schild

2

grondsoort

b2

gronddruk-schild

3

holocene kleiachtige grond

3

extreem zacht is problematisch

4

pleistocene kleiachtige grond

5

zachte rots (harde klei, leem)

6

losse zandachtige grond

7

compacte zandachtige grond

8

zand-grind

9

zand-grind met keien

als er een waterdragende zandlaag tussen zit is studie noodzakelijk

10

geschiktheid voor verandering van

kleven aan de frontplaat

grondsoort

sturing v.d. hoeveelheid uitgegraven grond 4

fluïditeit garanderen (toevoeging) kleven aan de frontplaat

5

6

hoge graad van graafproces-sturing

7

slijtage boortanden verbruik van toevoeging

8

slijtage boortanden verbruik van toevoeging

9

grindbreker slijtage boortanden diameter v.d. avegaar

10

kan het aan i.h.a. geschikt voor breed scala aan grondsoorten

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 33 c2

slurrie-schild

def1

open schild

3

extreem zacht is problematisch

d2

schild voor machinaal graven

slurrie-uitbarsting beteugelen

3

zelfdragendheid v.h. werkfront

4

extra voorzieningen 2e behandeling

5


6

bodemzakking 4

binnen de kamer afsluiters voor de sleuven

hoge graad van graafproces-sturing slurrie-kwaliteit garanderen

waterdragende zandlaag ertussen

7

slurrie-kwaliteit garanderen


8

maatregelen tegen knoeien met slurrie

slijtage boortanden

grindbreker

5

6

zelfdragendheid v.h. werkfront problematisch

7


hydraulische constructie 9

grindbreker

grondwaterpeil, waterdoorlatendheid

maatregelen tegen knoeien met slurrie hydraulische constructie 10

8


kan het aan i.h.a. geschikt voor breed scala aan grondsoorten


9

opnemen van keien problematisch slijtage van boortanden en frontmateriaal

10

kan het moeilijk aan wijziging graafmachine onmogelijk

e2

schild voor semi-machinaal graven

f2

schild voor handmatig graven

3


3

zelfdragendheid v.h. werkfront bodemzakking

bodemzakking

graaf-efficiency lager

4


5


5

graven problematisch

slijtage boortanden

6



7


6 7

9


zelfdragendheid v.h. werkfront grondwaterpeil, waterdoorlatendheid

8

4

grondwaterpeil, waterdoorlatendheid 8


zelfdragendheid v.h. werkfront grondwaterpeil, waterdoorlatendheid


9

graafwerkzaamheden gevaarlijk


10

kan het aan


maar hulptechniek noodzakelijk

hoeveelheid graaf-surplus 10

kan het aan (wijziging graafmachine mogelijk) maar hulptechniek noodzakelijk

#

N.B.: Een gronddruk-schild, niet voorzien van een toevoegings-injector, kan alleen holocene kleiachtige grond aan.


Een schild voor handmatig graven kan toegepast kan worden in zelfdragendheid bezittende bodems, dus tot een pleistocene laag behorend compact zand, zand-grind, geconsolideerd slib, klei e.d. In tot een holocene laag behorend zand, slib en klei is het werkfront instabiel, dus dan is gecombineerde toepassing van hulptechnieken noodzakelijk. De laatste tijd wordt dit type alleen gebruikt als er bijzondere condities zijn, bijvoorbeeld obstakels of grote keien in de graaf-doorsnede. In algemene situaties niet toegepast. 2.

Bijzondere schild-typen

2.1

Schilden met bijzondere doorsnede

(1)

Tweevoudig cirkelvormig schild Dit type graaft met een schild waarvan de vorm bestaat uit een combinatie van twee cirkels. Met een

tweevoudig cirkelvormig schild kan aan de doorsnede van de tunnel een afgeplatte vorm gegeven worden, zodat de ingenomen breedte en oppervlak klein kunnen blijven. Daarom is het goed inzetbaar bij nabijheid of kruising van bestaande ondergrondse gebouwde structuren. a)

MF-schild

Bij het MF-schild ('multicircular face'-schild) zijn twee of meer boor-frontplaten voor-achterwaarts verschoven geplaatst. Het is mogelijk toerental, draairichting e.d. van de boorkoppen onafhankelijk te variëren. Door combinaties hiervan wordt sturing van het schild mogelijk gemaakt. brontekst blz.181 Bijlage Figuur 21.8

DOT-schild (voorbeeld)

Bijlage Foto 21.7

DOT-schild (voorbeeld)

b)

DOT-schild

De techniek van het DOT-schild (meervoudig 'dikke slurriedruk'-schild) behelst het graven van een tunnel met een meervoudig gronddrukschild met in het graafvlak van het schild uit spaken gevormde boorkoppen. Er is geen frontplaat, en door de boorspaken van links en rechts, tegen elkaar in draaiend, synchroon uit te sturen is het mogelijk de werkfronten links en rechts in één vlak te leggen. De constructie van het schild is eenvoudig, maar naarmate de tunneldoorsnede groter wordt worden ook de op de spaken werkende krachten dat, zodat bij toepassing in harde bodems heel wat studie nodig is. (2)

Drievoudig cirkelvormig schild

Dit type wordt bijvoorbeeld gebruikt om te voorzien in een parkeerlijn, of voor een als tunnel aan te leggen ondergronds station. Een drievoudig cirkelvormig schild bestaat uit een middelste boorkop met achterwaarts verschoven geplaatste boorkoppen links en rechts. Er bestaat ook een uitneembaar drievoudig schild. Dit is een cirkelvormig schild met aan elke zijde een halfcirkelvormig schild. Deze hebben heen-en-weer bewegende boogvormige boorkoppen, en kunnen als dat nodig is aan- en afgekoppeld worden (ook vermeld in 2.2 (2)).

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 35 2.2

Schilden voor bijzondere uitvoeringssituaties

(1)

In scherpe bochten In sterk gebogen tunnels met erg kleine kromtestraal wordt meestal geboord met een schild

waarvan de omhulling gedeeld is in twee cilinders, en voorzien van een gewricht halverwege, waar die twee samengevoegd zijn met een koppeling die kan knikken. Door het schild halverwege te laten knikken kan de uitvoerbaarheid van bochten verbeterd worden en tevens het graaf-surplus klein gehouden. Ook is het mogelijk de vijzel-stuwkracht gelijkmatig op de segmentring te laten werken. brontekst blz.182 Bijlage Figuur 21.9

Drievoudig cirkelvormige schildtunnel (voorbeeld)

Bijlage Foto 21.8

Drievoudig cirkelvormig schild (voorbeeld)

Er zijn twee uitvoeringsvormen van de koppelingsconstructie: plat knikkend en sferisch knikkend. Eerstgenoemd type maakt de knik waterdicht door de elasticiteit van schildpakking en koppelingspakking. Er zijn echter grenzen aan de volgzaamheid van de waterdicht makende pakking. Dus als de grondwaterdruk hoog is moet, om de waterdichtheid te bewaren, de knikhoek klein gehouden worden. Daarom wordt dit type toegepast als de kromtestraal niet al te klein is. Laatstgenoemd type maakt waterdicht door draaiing van sferische steunvlakken en kan door gebruik van op hoge waterdruk berekende waterdicht makende pakking een grote knikhoek (max. ongeveer 9°) garanderen. Dit type kan ook de uitvoering van scherpe bochten met erg kleine kromtestraal aan. Tussen voorste en achterste rompdeel van een schild van het knikkende type worden, om het schild te laten knikken, knikvijzels bevestigd. Afhankelijk van de manier waarop tijdens het stuwen de vijzels hun reactiekracht ontlenen valt een indeling te maken in twee methoden: duwen met het voorste en duwen met het achterste rompdeel. Bij de eerstgenoemde methode worden de schildvijzels vastgemaakt aan het voorste rompdeel. Tijdens het stuwen worden de vijzels op de segmenten gehouden en zo wordt er geperst. Bij de andere methode worden de schildvijzels vastgemaakt aan het achterste rompdeel, duwen ze via de knikvijzels tegen het schild, en ontlenen ze hun reactiekracht aan de segmenten. (2)

Uitneembaar drievoudig cirkelvormig schild Een uitneembaar drievoudig cirkelvormig schild wordt als volgt toegepast. Met het enkelvoudig

cirkelvormige schild graaft men een traject tussen stations. Daarna bouwt men in een bouwput het enkelvoudig cirkelvormige schild om tot drievoudig cirkelvormig, om een tunnelgedeelte dat station moet worden te graven. Daarna brengt men het terug tot enkelvoudig cirkelvormig om weer een traject tussen stations te graven. Dit type schild heeft dus voordelen bij de aanleg van een traject waar stations in zitten. Aan beide zijden van een cirkelvormig schild wordt een halfcirkelvormig schild bevestigd. Op het voorvlak van elk daarvan wordt een boogvormige boorkop bevestigd. Om te graven wordt deze heen-en-weer bewogen. (3)

Inpak-schild Het inpak-schild is een schild met ingebouwd sub-schild (kindmachine). De constructie is zo dat de

boren van hoofdschild (oudermachine) en sub-schild als één geheel hun werk doen. Met het hoofdschild wordt tot waar dat nodig is een tunnel gegraven, waarna men het ingebouwde sub-schild vooruit stuurt om een tunnel te graven met een diameter die kleiner is dan die van de hoofdtunnel. Wordt bijvoorbeeld gebruikt als er een parkeerlijn geplaatst moet worden.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 36 brontekst blz.183 (a) Plat knikmechanisme

(b) Sferisch knikmechanisme

Bijlage Figuur 21.10

Knikmechanisme

Bijlage Foto 21.9

Knikmechanisme (voorbeeld)

brontekst blz.183 onderaan

Bijschriften (a) en (b) identiek.

schildvijzel voorste rompdeel

achterste rompdeel

segmenten knikvijzel (a) Duwen met het voorste rompdeel Bijlage Figuur 21.11

(b) Duwen met het achterste rompdeel

Knikmechanisme

brontekst blz.184 Bijlage Figuur 21.12

Volgorde van uitvoering bij uitneembaar drievoudig cirkelvormig schild


Uitneembaar drievoudig cirkelvormig schild (voorbeeld)


Inpak-schild, schematisch


Inpak-schild (voorbeeld)

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 37 No.22 Zog-injectie 1.

Inleiding

Wanneer de segmenten loskomen van de schildstaart ontstaat er een leemte (de staartleemte). Als deze leemte niet snel opgevuld wordt met een zog-injectie zal dit niet alleen zakking van de omringende natuurlijke bodem tot gevolg hebben, maar gaat er ook op de tunnelwand een eenzijdige belasting werken, die leidt tot vervorming. Daarom is bij een schildtechniek de zog-injectie zeer belangrijk. Deze bijlage gaat over de soorten zog-injectiemateriaal en hun eigenschappen. 2.

Eigenschappen van de verschillende soorten zog-injectiemateriaal

Als zog-injectiemateriaal moet een geschikt materiaal gekozen worden, beantwoordend aan de grondsoorten in de omringende natuurlijke bodem, het schildtype e.d. Voor het zog-injectiemateriaal zijn o.a. de volgende eigenschappen noodzakelijk: (1)

Geen ontmenging.

(2)

Geen verlies van fluïditeit.

(3)

Weinig volumeverandering na de injectie.

(4)

Vroegtijdig tenminste even sterk als de omringende natuurlijke bodem.

(5)

Zeer goede waterdichtheid. Bijl. Fig. 22.1 geeft een onderverdeling van de soorten zog-injectiemateriaal

brontekst blz.185 zog-injectiemateriaal

één component type suspensie

twee componenten plastisch

waterglas-systeem

cement-systeem

geconsolideerd (LW)

lucht-systeem

'niet-lucht'-systeem 'niet-cement'-systeem ('slakken - kalk'-systeem) lucht-systeem 'niet-lucht'-systeem aluminium-systeem

plastisch

lucht-systeem

'niet-lucht'-systeem Bijlage Figuur 22.1

Soorten zog-injectiemateriaal

De verschillende soorten zog-injectiemateriaal hebben de volgende kenmerken: [LW]

-

Hoofdstoffen waterglas en cement

-

Geleertijd korter naarmate men meer cement neemt (tot ong. 1 minuut)

-

Sterkte bepaald door de hoeveelheid cement

[cement-systeem]

-

Hoofdstoffen cement en waterglas

O.a. door de geringere hoeveelheid waterglas-toevoeging geleertijd korter en sterkteontwikkeling vroeger dan bij LW Evenredige menging, daardoor is het mogelijk geleertijd en vroege sterkteontwikkeling middels de mengverhouding af te regelen ['slakken-kalk'-systeem] -

Plastische eigenschappen langer houdbaar dan bij een cement-systeem

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 38 [aluminium-systeem]

-

Geleert onmiddellijk

-

Geen erg goede vroege sterkte te verwachten

-

Tegenwoordig bijna niet gebruikt

De laatste tijd wordt bij schildtunnels voor spoorwegen vaak een cement-systeem toegepast. 3.

Methode en sturing van de zog-injectie

(1)

Timing en methode van de injectie

Injecteren van het zog wordt meestal gedaan door gelijktijdig injecteren, d.w.z. afgestemd op de voortgang van het schild, of door spoedig injecteren, d.w.z. na voortgang van het schild de ontstane staartleemte meteen opvullen. De laatste jaren wordt bij spoortunnels ook vaak gelijktijdig geïnjecteerd vanuit op de buitenkant van de huidplaat van de schildstaart bevestigde injectiebuizen. (2)

Injectiebesturing

Er zijn twee manieren om de injectie te sturen: met de injectiedruk of met het injectiedebiet. Vaak is het niet voldoende van deze twee manieren er slechts één te gebruiken en wordt er een gecombineerd gebruik gemaakt van beide methoden. Meestal wordt bij de sturing de injectiedruk ongeveer 0,5 tot 1,0 kgf/cm2 hoger gemaakt dan de slurriedruk, 'dikke slurrie'-druk e.d. bij het werkfront. Het injectiedebiet wordt meestal gestuurd op 150 tot 200 % van het berekende volume van de leemte (het volume van de leemte berekend op grond van het verschil 'oppervlak tot buitendiameter schild' minus 'oppervlak tot buitendiameter segmenten') Als injectiedruk of injectiedebiet veel kleiner zijn dan deze stuurwaarden, kan de staartleemte niet volledig opgevuld worden, en men is bang dat dat een sterke toename van de door bodem-zakking, bovenmatig losmaken van de omringende natuurlijke bodem e.d. bepaalde gronddruk op de segmenten veroorzaakt. Als ze, andersom, veel groter zijn dan de stuurwaarden, heeft dit een ongunstige invloed op naburige gebouwde structuren, bijvoorbeeld doordat de bodem opgestuwd wordt. Bovendien leidt dit tot, bijvoorbeeld, vervorming van segmenten. Voor de processturing is het ook noodzakelijk flow-waarde, bleeding-percentage, geleertijd, druksterkte e.d. van het injectiemateriaal periodiek te meten en bij te sturen. 4.

Op proeven gebaseerde karakteristieke waarden van verschillende soorten zog-injectiemateriaal

(1)

Proeven m.b.t. de fysische eigenschappen

Bij de gebruikte zog-injectiematerialen hebben we in totaal 4 soorten onderscheiden, namelijk de uit twee vloeibare componenten bestaande plastische injectiematerialen A ('cement - lucht'), B (idem, 'nietlucht') en C ('slakken - niet-lucht'), en het geconsolideerde type LW. Voor de mengverhoudingen hebben we als standaard toegepaste mengsels genomen (Bijl. Tab. 22.1). Als proeven m.b.t. de fysische eigenschappen hebben we gemeten consistentie, geleertijd en luchthoeveelheid. Resultaten zie Bijl. Tab. 22.2. (2)

Uniaxiale druksterkte-proef

Om vat te krijgen op de sterkteontwikkeling steeds na een bepaald tijdsverloop, en de elasticiteitsmodulus, hebben we uniaxiale druksterkte-proeven gedaan. Resultaten van deze uniaxiale druksterkte-proeven staan in Bijl. Fig. 22.2. Vergelijking van injectiematerialen laat zien dat bij een lucht-systeem (A), omdat er minder water in zit, de ontwikkeling van de vroege sterkte veel beter is dan bij een 'niet-lucht'-systeem (B), maar de ontwikkeling van de sterkte na langere tijd juist minder goed. Vergelijking van verschillen tussen de hoofdstoffen laat zien dat een cement-

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 39 systeem (B) een hoge vroege sterkte bezit, maar dat die na langere tijd beter is bij een slakken-systeem (C), en dat zowel qua vroege sterkte als op de lange termijn LW duidelijk een goede sterkte-ontwikkeling bezit.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 40 brontekst blz.187 Bijlage Tabel 22.1

Samenstelling zog-injectiematerialen

vloeistof A

vloeistof B

cement ruw aggregaat schuimmiddel

stabilisator

water

luchthoeveelheid

vloeistof A

vloeistof B

cement bentoniet

stabilisator

water

vloeistof A

vloeistof B

calment hulpstof stabilisator

water

vloeistof A

vloeistof B

cement water

waterglas

water

Bijlage Tabel 22.2

Resultaten proeven m.b.t. fysische eigenschappen

fysische eigenschap

geleertijd (sec) consistentie

injectiemateriaal

P-roto (cm)

proefmethode

flow cone (cm)

'kom omkeer'-methode P-roto cilindrische flow cone

injectiemateriaal A injectiemateriaal B injectiemateriaal C LW LW injectiemateriaal A ,, B ,, C verticale as:

luchthoeveelheid

uniaxiale druksterkte (kgf/cm2)

horizontale as: aantal dagen uitharden (dagen) Bijlage Figuur 22.2

Vergelijking sterkte-ontwikkeling

alcohol-methode

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 41 No.23 Assemblage van de segmenten In deze bijlage wordt aangegeven op welke punten men in uitvoeringstechnisch opzicht dient te letten met betrekking tot de assemblage van de segmenten, in verband met het ontwerp van de tunnel. 1.

Zigzag-combinatie van segmenten

Bij een koppeling neemt de stijfheid van de segmentenring af en kan deze makkelijk vervormen. Zo'n plaats wordt stijver gemaakt door het koppel-effect van de aangrenzende ring. Hierdoor wordt de vervorming van de segmentenring onderdrukt. brontekst blz.188 top Bijlage Figuur 23.1

Zigzag-plaatsing: situatie en geëxpandeerde tekening

Normaliter worden per ring de K-segmenten om en om gecombineerd op gelijke afstanden links en rechts van de top, zoals aangegeven in Bijl. Fig. 23.1. Bij een 'balken en veren'-model van 2 of meer ringen wordt in het ontwerp ook rekening gehouden met de invloed van de plaats van het K-segment. Daarom moet men bij de bouw van de tunnel op een goede manier de voortgang sturen en zorgen dat A, B en Ksegmenten gecombineerd worden volgens het door het ontwerp voorgeschreven patroon. 2.

Assemblage van de segmenten

Bij de assemblage de cirkelvormigheid garanderen en zorgen dat er geen onregelmatigheden ontstaan, en opletten dat de belasting aangebracht wordt in de toestand waarvan bij het ontwerp uitgegaan is. Meestal wordt het assemblaren van onderaf links-rechts om de beurt gedaan, met als laatste het inschuiven van het K-segment. Assembleer voorzichtig, om te voorkomen dat er afdichtingsmateriaal loslaat, of dat het segment zelf beschadigd raakt. Vooral bij betonsegmenten oppassen, want daarvan raken de hoeken makkelijk beschadigd. Als er een segment beschadigd is: repareren of wegdoen of anderszins passende maatregelen nemen. Koppelingsbouten e.d. van segmenten goed vastdraaien, zonder het segment te beschadigen, en met het voorgeschreven koppel. brontekst blz.188

Deze alinea 2 keer een pijltje .

Bij een gesloten schild is ook tijdens de assemblage van de segmenten tegenkracht nodig. Daarom alleen voor de vijzels van het gedeelte waarvoor dat in de volgorde van assembleren noodzakelijk is, de acties 'intrekken' 'assembleren' 'vijzels weer strekken' steeds herhalen. Opletten dat de tegenkracht met zoveel mogelijk vijzels en gelijkmatig uitgeoefend wordt. 3.

Vorm-ondersteuning

Als de segmentenring na assemblage zonder verdere maatregelen in die toestand verkeert zal hij door grond- en waterdruk, eigen gewicht, zog-injectiedruk e.d. makkelijk vervormen. Daarom is het gewenst na loskomen van de staart, en tot het injectiemateriaal in zekere mate uithardt, met een vorm-ondersteuning de cirkelvorm te bewaren. Een vorm-ondersteuning kan zijn bijvoorbeeld, zoals aangegeven in Bijl. Fig. 23.2, een constructie die links en rechts voorzien is van hydraulische 'omhoog-omlaag, in-uit'-vijzels, met daar boven- en onderaan bevestigde, aan de binnencirkel van de segmenten rakende steunen.


brontekst blz.189 segment voor-achterwaarts verplaatsende vijzel 'omhoog-omlaag, in-uit' vijzel Bijlage Figuur 23.2

Vorm-ondersteuning (voorbeeld)

4. Automatische assemblage (bij toepassing van de bouten-methode ('vlakke plaat'-betonsegmenten met doorlopende bouten)) a)

Assemblage-inrichting De automatische assemblage-inrichting is opgebouwd uit de volgende 3 toestellen:

(1) Erector-toestel ... De erector voert in totaal 6 as-acties uit: de as-acties 'draaien', 'in-uit' en 'schuiven' (X, Y, Z) en een rotatie-actie om elk van deze assen (bokken, gieren, rollen). (2)

Bout-vastdraaaier

brontekst blz.189

Letters a t/m k corresponderen met handgeschreven letters in de brontekst.

a

segmenten-lorrie

(5)

schuiven

b

segment-transporttakel

(6)

gieren

c

takelbalk

(7)

draaien, fijnregelen

d

segmentlader

(8)

correctie rollen

e

automatische segmentenassemblageinrichting

(9)

correctie bokken

h

segment laden

f

schildvijzel

i

ruwe positiebepalings-sturing

g

schild

j

fijne positiebepalings-sturing

(1)

op de segmentlader plaatsen

(12)

bouten vastdraaien

(2)

in de assemblage-inrichting schuiven

(13)

bout en moer bevestigen

(3)

segment grijpen

k

bouten vastdraaien

(4)

naar een bepaalde positie draaien, in-uit

Bijlage Figuur 23.3

Systeem voor automatische assemblage (met bout-vastdraaier) (voorbeeld)

(3) Segmentlader ... Een toestel dat het door een speciale takel getransporteerde segment aanneemt en in de erector laadt. Bezit een mechanisme dat de positie t.o.v. de erector bepaalt. b)

Volgorde van assembleren

De assemblage geschiedt in de in Bijl. Fig. 23.3 aangegeven volgorde. Nadat de erector het op de lader gelegen segment gegrepen heeft, verricht hij de ruwe positiebepaling door dit met de acties 'draaien', 'in-uit' en 'schuiven' naar de assemblagepositie te verplaatsen. Daarna doet hij door 'schuiven', 'gieren' en 'draaien' een aandruk-kopieeroefening en verricht hij door 'rollen', 'bokken' en 'in-uit correctie' de fijne positiebepaling. Daarna worden de bouten vastgedraaid. Deze worden door de vastdraaier naar de reeds geplaatste segmenten gebracht en successievelijk vastgedraaid. c)

Bouten vastdraaien

Bij het bouten vastdraaien verricht de aan de erector bevestigde automatische vastdraaier automatisch de volgende reeks acties: moer aanvoeren, bout brengen, moer vastdraaien.

Bijlage 3-14 Å@ Vertaling blz. (tot 13) 43 Overigens is niet elke boutkoppeling een geschikte koppeling voor automatische assemblage. Daarom zijn er ook voor automatische assemblage geschikte segmenten ontwikkeld. 5.

Assemblage van segmenten bij een meervoudig cirkelvormige schildtunnel

De bekleding van een meervoudig cirkelvormige schildtunnel wordt gevormd door assemblage van 3 soorten segmenten. (1) A- en B-segmenten ... De langs de cirkelomtrekken te assembleren segmenten (de op de segmenten werkende axiale krachten en buigmomenten zijn vrijwel gelijk aan die bij een enkelvoudig cirkelvormige tunnel onder gelijke condities, maar rekening houdend met de ongelijkmatigheid van bodem en zog-injectie e.d., en met inbouw-fouten in de middenkolommen, zal men bij het ontwerp de bodemtegenkrachtcoëfficiënt plaatselijk verlagen, en op linker- en rechtertunnel eenzijdige belastingen aanbrengen). (2)

Meeuw-segment ... Deze segmenten worden toegepast bij de insnoering, waar de cirkels elkaar

snijden (de op het segment werkende axiale krachten zijn ongeveer even groot als die bij de cirkelboogvormige A- en B-segmenten, maar de buigmomenten zijn ongeveer 50% groter. Daarom is de segmenthoogte van het meeuw-segment groter dan die van de cirkelboogvormige A- en B-segmenten). Als de naden links en rechts van de meeuw-segmenten in de richting van de tunnel-as achter elkaar liggen vormt dat een kwetsbaar punt van de tunnel. Daarom maakt men de vleugels links en rechts niet even lang, of gebruikt men om en om segmenten met korte en lange vleugels, zodat de naden in de richting van de tunnel-as niet meer achter elkaar liggen. brontekst blz.190 Assemblageschets Middenkolom Bijlage Figuur 23.4

Cirkelboogvormige segmenten

Meeuw-segment Bij de MF-schildtechniek gebruikte segmenten

brontekst blz.191 Bijlage Figuur 23.5 Assemblage-volgorde van de segmenten bij een drievoudig cirkelvormige schildtunnel (voorbeeld) (3) Middenkolom ... Deze kolom verbindt de snijpunten van de cirkels. Als fabricage- en assemblagenauwkeurigheid gegarandeerd worden, werken er meestal op de middenkolom wel grote axiale krachten, maar slechts geringe buigmomenten. De assemblage wordt in deze volgorde gedaan: 1)

Onderste meeuw-segment plaatsen

2)

Cirkelboogvormige A- en B-segmenten assembleren

3)

Bovenste meeuw-segment van onderaf invoegen

4)

Middenkolom(men) plaatsen

Bij het insteken van een middenkolom wordt met assemblage-erector(en) en opduwer(s) het bovenste meeuw-segment iets omhoog geduwd.

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 1 No.15 Berekening van de rotatie-veerconstante met 3-dimensionale FEM (zie hoofdtekst 8.5 en 8.7) 1.

Inleiding

Deze bijlage geeft een voorbeeld van een van de methoden ter bepaling van de rotatieveerconstante van de tangentiële koppeling tussen de segmenten, namelijk 3-dimensionale FEM ('eindige elementen'-methode) -analyse. 2.

Analyse-condities De FEM-analyse is gedaan onder de volgende 9 condities:

(1)

Maak het model van de segmenten op ware grootte, maar maak de kromtestraal van het segment oneindig (rechte balk).

(2)

Boutgaten niet in het model opnemen, de bouten in het model opnemen als veren. Aanvankelijke vastdraaikracht van de bouten niet in aanmerking nemen.

(3)

Zorgen dat de maaswijdte niet te grof wordt.

(4)

Wapeningsstaven, ankerstaven e.d. niet in het model opnemen.

(5)

Een met het ontwerp overeenkomende axiale kracht in de segmenten aanleggen.

(6)

Zorgen dat het uiteindelijke belastingsniveau minstens het dubbele wordt van het met het ontwerp overeenkomende buigmoment. De belastings-stappen niet te groot nemen.

(7)

De analyse zowel voor positieve als voor negatieve buiging uitvoeren.

(8)

De analyse in principe doen tussen A-segmenten onderling, behalve als er erg veel verschil in constructie is tussen A-A en B-K koppeling. Doe de analyse van de A-A koppeling volgens een model van aan elkaar vastgeschroefde A-segmenten.

(9)

Als het afdichtingsmateriaal veel invloed lijkt te hebben, ook dat in het model opnemen.

3.

Analyse-voorbeeld

3.1

Analyse-object

De analyse is toegepast op segmenten waarvan proefresultaten beschikbaar zijn: een betonnen 'vlakke plaat'-segment met metalen koppelingen van H 300, segmenthoogte 30 cm, 1 meter breed en 2,4 m lang; en een betonnen kern-segment met bovenste rij 2, onderste rij 3 bouten, segmenthoogte 550 mm, 1 meter breed en 2,4 m lang. De gebruikte bouten zijn 2 stuks M 27 (10.9), de aanvankelijke vastdraaikracht bij de proef bedraagt 10,8 tf. 3.2

Het analyse-model

Om het gedrag van de segmentenwand nauwkeurig te begrijpen is besloten van de in de proef toegepaste proefmonsters zo minutieus mogelijk modellen te maken en, rekening houdend met de van toepassing zijnde condities, de modellen 1:4 te maken. De betonnen gedeelten van de segmenten zijn massieve elementen, de metalen koppelingen bij de betonnen 'vlakke plaat'-segmenten zijn als dunne schaal-elementen in het model opgenomen. Voor de contactvlakken van de koppelingen zijn contactelementen gebruikt. Op de symmetrische vlakken ervan zijn stijve lichamen aangebracht om nauw contact en loslating van de koppelingsvlakken te vertolken. Opgemerkt zij dat de wapeningsstaven in het beton en de ankerstaven van de metalen koppelingen bij het betonnen kern-segment niet in het model opgenomen zijn. Als materiaaleigenschappen zijn die van het beton genomen, stellend dat dit lineair elastisch is. Bijl. Fig.15.1 toont de analyse-modellen. Verder zijn de bouten vertolkt door veren, waarvoor de in de volgende paragraaf te bespreken waarden genomen werden.



1

criterium-knooppunt naadopening bij negatieve buiging

2

criterium-knooppunt naadopening bij positieve buiging

3

koppeling

4

eenheid (m)

5

positie bout(en) bovenste rij

6

positie bout(en) onderste rij

7

positie bout(en) onderste rij buitenkant

8

positie bout(en) onderste rij midden

9

kern-holte

Bijlage Figuur 15.1 3.3

Analyse-modellen

In te voeren fysische waarden Hierna worden de in de analyse gebruikte fysische waarden gegeven.

Beton: elasticiteitsmodulus

E = brontekst blz.154 (uit experimenteel bepaalde waarden)

Poisson-verhouding:

...

Metalen koppeling: elasticiteitsmodulus:

...

Poisson-verhouding:

...

Samengestelde veer van bout en koppelingsplaat: <1> Vlakke plaat: De samengestelde veerconstanten van koppelingsplaat en bout voor en na losraking, k en k', worden uitgedrukt door Bijl. Form.15.1 resp. 15.2. brontekst blz.154

(Bijlage Formule 15.1) ... 15.4

brontekst blz.155

(Bijlage Formule 15.5)

Hierin is k

: samengestelde veerconstante koppelingsplaat en bout voor losraking

k'

: samengestelde veerconstante koppelingsplaat en bout na losraking

kb

: veerconstante bout

kpu

: druk-veerconstante koppelingsplaat

kpl

: drukloslatings-veerconstante koppelingsplaat

Eb

: Young-modulus bout

Ep

: Young-modulus koppelingsplaat

Ae

: effectieve doorsnede bout

Ab

: zuivere doorsnede bout

Au

: effectieve doorsnede druk-zijde koppelingsplaat

Al

: effectieve doorsnede drukloslatings-zijde koppelingsplaat

rw

: straal revet

ra

: straal boutgat

brontekst blz.155 ...

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 3 l1

: lengte gedeelte met zuivere doorsnede v.d. bout

ln

: in Bijl. Fig.15.2 aangegeven lengte

le

: effectieve vastdraai-maat bout (= 0,6 lH)

lH

: dikte moer Door de verschillende waarden in te vullen kunnen k en k' bepaald worden:

brontekst blz.155 brontekst blz.155 bovenaan moer bout Bijlage Figuur 15.2

Voor druk effectief gebied van bout en moer, en koppelingsplaat

<2> Kern-segment: Berekend volgens Bijl. Form.15.3, uitsluitend de veren van de bouten in aanmerking nemend.

3.4

veerconstante bouten bovenste rij:

kb = brontekst blz.155

veerconstante bouten onderste rij:

kb = ...

Geanalyseerde gevallen en analyse-resultaten. De analyse is, net als de proeven, gedaan voor positieve en voor negatieve buiging. Voor de

aangelegde axiale kracht zijn genomen de waarden 0, 50 en 150 tf (zie Bijl. Tab.15.1). Wat de analysestappen betreft is in principe bij het 'vlakke plaat'-segment, zowel bij positieve als bij negatieve buiging, als stapgrootte 1,5 tf.m genomen; bij het kern-segment bij positieve buiging 5,0 tf.m, bij negatieve 2,5 tf.m. De analyse-resultaten staan in Bijl. Fig.15.3 en Bijl. Fig.15.4, de uit de analyse verkregen rotatieveerconstanten in Bijl. Tab.15.1. brontekst blz.156 verticale assen:

buigmoment

horizontale assen:

rotatiehoek koppeling

(a) positieve buiging

(2x)

(b) negatieve buiging

(2x)

Bijlage Figuur 15.3

Het verband tussen buigmoment en rotatiehoek koppeling ('vlakke plaat'-segment)

Bijlage Figuur 15.4

Het verband tussen buigmoment en rotatiehoek koppeling (kern-segment)

Bijlage Tabel 15.1

Uit de analyse verkregen rotatie-veerconstanten

brontekst blz.156


brontekst. 1

segment-type

5

rotatie-veerconstante

2

richting waarin de belasting aangebracht wordt

6

vlakke plaat

7

kern-segment

3

aangelegde axiale kracht

8

positieve buiging

4

uiteindelijk buigmoment

9

negatieve buiging

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 4 No.16 Berekening van koppelings-veerconstante en spanningsintensiteit koppelings-element van de segmenten (zie hoofdtekst 8.5 en 8.7) 1.

Berekening van de rotatie-veerconstante

Met betrekking tot enkele representatieve typen koppelingen wordt een op raamwerk-analyse berustende berekeningsmethode van de rotatie-veerconstante van de tangentiële koppeling tussen de segmenten toegelicht. Voor andere typen koppelingen kan deze op dezelfde manier bepaald worden. 1.1

Betonnen segmenten

(1)

Als de koppeling geen trek-element heeft Uit het evenwicht van de krachten in de koppeling (Bijl. Fig.16.1) volgt:

brontekst blz.157


Hierin is km

: rotatie-veerconstante

T

: rotatiehoek

M

: buigmoment

x

: afstand buitenrand druk-zone tot neutrale as

b

: segmentbreedte

h

: segmentdikte

Ec

: Young-modulus van het beton

brontekst blz.157 Bijlage Figuur 16.1

Evenwicht van de krachten in de koppeling

(2)

Als de koppeling wél een trek-element heeft.

(A)

Metalen koppeling

1)

Als de neutrale as t.o.v. de bout-positie naar de rand van de trek-zone ligt De bepaling gaat op dezelfde manier als wanneer de koppeling geen trek-element heeft.

Als de bouten in 2 rijen geplaatst zijn, een bovenste en een onderste rij, wordt voor de bout-positie die met de grootste effectieve hoogte genomen. be = brontekst blz.157 kj = ... (1.2 is een vormcoëfficiënt)


Hierin is be

: door bouten vastdraaien bepaalde, voor druk effectieve breedte van de koppelingsplaat (zie Bijl. Fig.16.2)

rw

: straal revet

t

: dikte koppelingsplaat

kh = brontekst blz.157 veerconstante)

(door de horizontale balk(en) in het 'rooster - balken'-model bepaalde

kv =

brontekst blz.157 veerconstante)

(door de verticale balk(en) in het 'rooster - balken'-model bepaalde

I=

[t: dikte koppelingsplaat Q: Poisson-verhouding materiaal koppelingsplaat]

brontekst blz.157

brontekst blz.157

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 5 Bijlage Figuur 16.2

Trek-veerconstante van de koppelingsplaat, wijze van bepaling

2)

Als de neutrale as t.o.v. de bout-positie naar de rand van de druk-zone ligt

<1>

De trek-veerconstante van de koppeling kj

De samengestelde veer bout - koppelingsplaat is veel stijver dan de trekveer van de koppeling met inbegrip van de buigstijfheid van de koppelingsplaat. Daarom mag men de samengestelde veer bout koppelingsplaat verwaarlozen en de trekveer van de koppeling bepalen met het 'rooster - balken'-model. Bijl. Fig.16.2 geeft een voorbeeld van positieve buiging van een metalen koppeling met 2 rijen bouten. Stellend dat de vastdraaikracht van de bouten, de wisselvalligheid in de uitvoering in aanmerking nemend, onvoldoende is, wordt deze 0 gesteld. Verder maakt het, als er in 2 rijen bouten geplaatst zijn, een bovenste en een onderste, niet veel verschil als de bouten met de geringste effectieve hoogte verwaarloosd worden. Daarom hoeft bij de berekening alleen rekening gehouden te worden met de bouten met de grootste effectieve hoogte. <2>

Het evenwicht van de krachten in de koppeling

[Aannamen]

•

Rek en druk-zone van het koppelingsvlak blijven allebei vlak.

• De werkingsdiepte in het beton van de druk-zone op de rotatiehoek wordt gesteld op het dubbele van de afstand van de rand van de druk-zone van het segment tot de neutrale as. Uit het evenwicht van de krachten in de koppeling (Bijl. Fig.16.3) worden de volgende basisformules afgeleid. brontekst blz.158

(Bijlage Formule 16.3) ... 16.7

Hierin is M

: buigmoment in de koppeling

N

: axiale kracht in de koppeling

T

: trekkracht in de koppeling

C

: drukkracht in de koppeling

d

: effectieve hoogte trek-element

x

: afstand buitenrand druk-zone tot neutrale as

b

: segmentbreedte

h

: segmenthoogte

l

: werkingsdiepte druk-vervorming

Ec

: Young-modulus beton

kj

: trek-veerconstante van de koppeling

T

: rotatiehoek koppelingsvlak

Vo

: betonspanning buitenrand druk-zone

Dan wordt, als de doorsnede-krachten (M, N) en de basisgrootheden van de koppeling gegeven zijn, uit de volgende formule de rotatiehoek T verkregen, en hieruit kan de rotatie-veerconstante km bepaald worden. brontekst blz.158


Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 6 (B)

Kern-segment

1)

Als door de axiale kracht het hele koppelingsvlak in de druk-zone ligt De bepaling gaat op dezelfde manier als wanneer de koppeling geen trek-element heeft.

2)

Als in een deel van het koppelingsvlak een trek-zone heerst.

<1>

De trek-veerconstante van de koppeling kj

Stellend dat de buigvervorming van het beton van de koppeling vergeleken met de rekvervorming van de bout gering en verwaarloosbaar is, wordt kj als volgt berekend. brontekst blz.159


Hierin is kj

: trek-veerconstante koppeling

Abe

: effectieve doorsnede bij schroefdraad bout

Abl

: doorsnede bouthals

lbl

: lengte bouthals

lbn

: lengte schroefdraad dieper dan voorste uiteinde moer

lbe

: effectieve vastdraai-maat (= 0,6 lbH)

lbH

: dikte moer

Es

: Young-modulus van het staal

<2>

Het evenwicht van de spanningen in de koppeling De bepaling gaat op dezelfde manier als bij de metalen koppeling.

1.2

Stalen segmenten

(1)

Als door de axiale kracht het hele koppelingsvlak in de druk-zone ligt De bepaling gaat volgens een methode analoog aan die als de koppeling geen trek-element heeft,

maar bij de berekening wordt gesteld dat alleen het hoofdligger-element effectief is. (2)


<1>

De trek-veerconstante van het systeem 'bout - koppelingsplaat' De bepaling gaat op dezelfde manier als bij de metalen koppeling. In dit geval wordt gesteld dat de

koppelingsplaat door de hoofdligger gesteund wordt. <2>

Het evenwicht van de spanningen in de koppeling De bepaling gaat volgens een methode analoog aan die bij de metalen koppeling.

2.

In het koppelings-element optredende spanningsintensiteit

De in een koppelings-element optredende spanningsintensiteit kan berekend worden met een methode analoog aan de voor de bepaling van de rotatie-veerconstante gebruikte. Als voorbeeld volgt nu de uitwerking voor een betonnen segment. 2.1

Betonnen segment

(1)

Als de koppeling geen trek-element heeft

brontekst blz.159

Opmerking vertaler: Er volgt geen 2.2.


(2)

Als de koppeling wél een trek-element heeft.

(A)

Metalen koppeling

1)

Als door de axiale kracht het hele koppelingsvlak in de druk-zone ligt De bepaling gaat op dezelfde manier als wanneer de koppeling geen trek-element heeft.

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 7 2)


<1>

De druk-spanningsintensiteit in het beton

brontekst blz.160 <2>


De spanningsintensiteit in het trek-element

De trekkracht op de trekveer wordt bepaald volgens Bijl. Form.16.3, om de spanningsintensiteit te bepalen die aanwezig is in metalen hulpstuk(ken) en bout(en), wanneer deze trekkracht uitgeoefend wordt. (B)

Kern-segment Kan bepaald worden volgens een methode analoog aan de bij de metalen koppeling gebruikte.

3.

Schuif-veerconstante

Hierna wordt een berekeningsmethode gegeven van de schuif-veerconstanten van de axiale koppelingen tussen de segmenten. De methode berust op theoretische oplossing van de vervorming van een balk, en wordt betrokken op enkele representatieve betonsegmenten. Voor andere typen koppelingen kunnen ze op dezelfde manier bepaald worden. 3.1

Radiaal [vlakke plaat]

brontekst blz.160


[kern-segment] brontekst blz.160


Hierin is ksr

: radiale schuif-veerconstante

EI

: buigstijfheid 'vlakke plaat'-segment in de richting van de tunnel-as

EI1

: buigstijfheid rugplaat kern-segment in de richting van de tunnel-as

EI2

: buigstijfheid hoofdligger kern-segment in de richting van de tunnel-as

b

: segmentbreedte

b1

: halve breedte v.d. kern in de richting van de tunnel-as

b2

: breedte hoofdligger

brontekst blz.160 Bijlage Figuur 16.4 3.2

Kern-segment, axiale doorsnede

Tangentieel [vlakke plaat]

brontekst blz.160


[kern-segment] brontekst blz.160


Hierin is kst

: tangentiële schuif-veerconstante

G

: schuif-elasticiteitsmodulus v.h. segment

E

: Young-modulus v.h. segment

Q

: Poisson-verhouding v.h. segment

Lj

: tussenafstand axiale koppelingen

Abox

: tangentiële doorsnede bij de kern (per segment)

h

: segmenthoogte

b

: segmentbreedte

b1

: halve breedte v.d. kern in de richting van de tunnel-as

b2

: breedte hoofdligger

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 8 No.17 Berekening van equivalente axiale stijfheid en equivalente buigstijfheid (zie hoofdtekst 8.9) In het 'vervangende balk met equivalente stijfheid'-model is de tunnel, die door de aanwezigheid van axiale koppelingen in de richting van de tunnel-as een niet-uniforme stijfheid bezit, vervangen door een balk met uniforme stijfheid. Met dit model wordt de berekende vervorming van de tunnel continu en gelijkmatig, maar bij de echte tunnel zal zich in de koppelingen de vervorming concentreren. Daarom moet men, als men met dit model een tunnel analyseert, op zijn hoede zijn met toepasbaarheid en interpretatie van de resultaten. De equivalente axiale stijfheid wordt berekend vanuit een model waarin de stijfheden in de richting van de tunnel-as van de segmentenringen zelf, en de axiale veren van de axiale koppelingen in serie verbonden zijn. Anderzijds zal, afhankelijk van de grootte van de in de richting van de tunnel-as werkende drukkracht, de rotatiestijfheid van de axiale koppelingen variëren. Daarom moet men bij de berekening van de equivalente buigstijfheid beoordelen hoe belangrijk dit is. Maar bij studies naar de invloed van aardbevingen e.d. berekent men vaak de equivalente stijfheden, vindend dat de invloed van de drukkracht in de richting van de tunnel-as verwaarloosbaar is, want de rotatie-verplaatsingen zijn gering. Daarom is het, bijvoorbeeld bij een studie naar de invloed van de vijzel-stuwkracht in een erg scherpe bocht, noodzakelijk een model te gebruiken dat continu gemaakt is door 1 segmentenring te vervangen door één balk, en de axiale koppelingen, beantwoordend aan de axiale drukkracht, te vervangen door rotatieveren die een nietlineair karakter laten zien. In het 'vervangende balk met equivalente stijfheid'-model zijn de basisgrootheden de equivalente axiale stijfheid en de equivalente buigstijfheid. Deze kunnen volgens de hierna aan te geven procedure berekend worden. Met betrekking tot de met deze equivalente stijfheden berekende resultaten moet de vervorming opnieuw over de segmenten zelf en de axiale koppelingen verdeeld worden, om de invloed daarvan te beoordelen. [Procedure 1] Berekening van de voor de stijfheid van axiale koppelings-elementen te gebruiken axiale veerconstante kru kru wordt, rekening houdend met het type koppeling van de segmenten, berekend uit een belastingsproef met de koppeling, of bijvoorbeeld met de in Bijl.16 besproken methode. (1)

Voor de typen 'betonnen vlakke plaat'-segment, gietijzersegment en stalen segment: De kj van Bijl. Form.16.2 in Bijl.16 nemen en gelijkstellen aan kru. Bij gietijzersegment en stalen

segment stellen dat de koppelingsplaat gesteund wordt door de hoofdligger. (2)

Voor het type kern-segment: De kj van Bijl. Form.16.9 in Bijl.16 nemen en gelijkstellen aan kru.

[Procedure 2]

Berekening van equivalente axiale stijfheid en equivalente buigstijfheid

De in [Procedure 1] opgezette kru is de stijfheid per koppeling. Dus kan de axiale stijfheid ku per ring, als nr het aantal koppelingen per ring is, uitgedrukt worden door ku = nr x kru . Vervolgens worden de basisgrootheden van het 'vervangende balk met equivalente stijfheid'-model, equivalente axiale stijfheid en equivalente buigstijfheid, met de hierna te geven formules berekend. [equivalente axiale stijfheid] druk:

brontekst blz.161 = EA

trek:

...

[equivalente buigstijfheid] (EI)eq = brontekst blz.161

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 9 Hierin is I de waarde die voldoet aan: cos I + brontekst blz.162 en zijn A en I de waarden die voldoen aan: A = brontekst blz.162 resp. I = ... b

: segmentbreedte

Do

: buitendiameter v.d. segmenten

Di

: binnendiameter v.d. segmenten

E

: Young-modulus van het segment

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 10 No.19 Voorbeeld van een studie naar de invloed van een parallel aangelegde tunnel (zie hoofdtekst 8.12) Als voorbeeld van een studie van de invloed van een parallel aangelegde tunnel wordt het geval beschouwd van op 0,25 Do van elkaar aangelegde tunnels, onder de in Bijl. Tab.19.1 aangegeven condities. Hierbij wordt gesteld dat de maxima van de doorsnede-krachten van de enkele tunnel met het 'rondom veer'-model bepaald zijn op M1 = 9,7 tf.m en NAtM1 = 76,6 tf. Verder toont deze bijlage een studie naar de invloed in de richting van de dwarsdoorsnede op lange en korte termijn. Dit wordt gedaan door een voorbeeld te geven van de in onderdeel <3> van "8.12 Studie naar de invloed van een parallel aangelegde tunnel" aangegeven methode, en wel een voorbeeld dat gebruik maakt van de methode "met betrekking tot een zone die tunnel en bodem bevat een op FEM (de 'eindige elementen'-methode) gebaseerde graaf-analyse uitvoeren, door de stijfheid van de tunnel naar oneindig te laten gaan vat krijgen op de door het graven van de parallelle tunnel bepaalde rechtstreekse belastings-fluctuatie, de hierdoor bepaalde belasting (uitwendige kracht) invoeren in het 'rondom veer'model, en zo de in het ontwerp aan te houden doorsnede-krachten bepalen". Bijlage Tabel 19.1

Grondsoort-constanten van de bodem en basisgrootheden van de segmenten

brontekst blz.167

linkerhelft tabel

grondsoort-constanten

rechterhelft tabel basisgrootheden van de segmenten buitendiameter Do van de segmenten

soort bodem zandachtige grond (N-waarde = 10)

segmenthoogte h

grondwaterpeil (vanaf het grondoppervlak) Hw

segmentbreedte b

soortelijk gewicht van de grond (boven grondwaterpeil) J

secundair doorsnede-moment I

soortelijk gewicht van de grond (onder grondwaterpeil) J'

straal figuurmidden Rc

bodem-tegenkracht-coëfficiënt k zijwaartse gronddruk-coëfficiënt O

doorsnede segment A eigen gewicht segmenten g ontwerp-referentiesterkte beton Vck Young-modulus E

vervormingscoëfficiënt van de bodem E = 25 N

rotatie-veerconstante km

inwendige wrijvingshoek van de bodem ...

radiale 'ring - ring'-veerconstante ksn

kleefkracht van de bodem c

tangentiële 'ring - ring'-veerconstante kst

statische gronddruk-coëfficiënt ... Poisson-verhouding van de bodem ... gronddekking H brontekst blz.167 links onder nakomende tunnel

voorste tunnel

Bijlage Figuur 19.1

Voorbeeld van studie parallel aangelegde tunnel, het model

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 11 brontekst blz.167 rechts onder begin bereken het 'rondom veer'-model van 2 ringen (doorsnede-krachten uitrekenen) M1 FEM graaf-analyse (enkele tunnel) (doorsnede-krachten uitrekenen) M2 loslatingspercentage variëren ... FEM graaf-analyse

voorste, nakomende

einde Bijlage Figuur 19.2

Invloeds-analyse parallel aangelegde tunnel

Bijl. Fig.19.2 toont één sequentie van de in de onderhavige methode gebruikte 2-dimensionale elastische FEM-analyse. De aanpak is betrekkelijk simpel. Het graaf-loslatingspercentage is zodanig gevarieerd dat het uit een FEM-analyse van de enkele tunnel verkregen maximale buigmoment vrijwel gelijk wordt aan dat van het 'rondom veer'-model. Het resultaat is, in dit voorbeeld, dat bij een graafloslatingspercentage van 50% het maximale buigmoment vrijwel gelijk wordt aan dat van het 'rondom veer'model. Hierna wordt de procedure gegeven voor de op FEM-analyse berustende invloeds-analyse op lange termijn in de richting van de dwarsdoorsnede. 1.

Studie van de invloed op lange termijn

<1>

De graaf-elementen bij de voorste tunnel verwijderen (spannings-loslatingspercentage 100%)

<2> De stijfheid van de tunnelwand van de voorste tunnel naar oneindig laten gaan, de tunnelwand invoeren (balk-element), en alle spanningen van de bodem 0 maken. Kortom, stellen dat op dit tijdstip in de voorste tunnel geen doorsnede-krachten optreden. <3>

De nakomende tunnel graven (spannings-loslatingspercentage 50%)

<4> De tunnelwand van de nakomende tunnel invoeren (stijfheid de gewone waarden) en de overige 50% spanning loslaten. <5> De spanning in de elementen die de tunnelwand van de voorste tunnel omringen, als een op de tunnelwand werkende verdeelde belasting, toevoegen aan de belastingen (grond-plus-waterdruk e.d.) die werken in het 'rondom veer'-model van de enkele tunnel die het studie-object vormt, en zo de doorsnedekrachten uitrekenen. Resultaat is een maximaal buigmoment van 12,5 tf.m en een axiale kracht op die plaats van 81,7 tf. Vergeleken met de waarden voor de enkele tunnel is de toename van het moment 29%, van de axiale kracht 7%. Als met dezelfde methode de berekening gemaakt wordt voor een tussenafstand van 0,5 D o is de toename van het moment 14%, van de axiale kracht 3%. En wanneer onder dezelfde condities de analyse gedaan wordt voor een zandachtige bodem met N-waarde = ongeveer 27 blijkt er in geen van beide gevallen, 0,5 Do noch 0,25 Do , een toename van het moment uit te komen.

Bijlage 15-19 Å@ Vertaling blz. (tot 12) 12 2.

Studie van de invloed op korte termijn (in de richting van de dwarsdoorsnede)

Beschouwd wordt de door de doorgang van de nakomende tunnel veroorzaakte zog-injectiedruk, een invloed op korte termijn. De injectiedruk wordt gesteld op waterdruk + 1,0 kgf/cm2. Daarom is de procedure bij de studie dat men na de hiervoor genoemde stap <4> vanuit de nakomende tunnel een radiaal uitwaaierende belasting van 1,0 kgf/cm2 laat werken en met de methode van <5> op dezelfde manier de doorsnede-krachten bepaalt. Resultaat is een maximaal buigmoment van 5,8 tf.m en een axiale kracht op die plaats van 92,8 tf. Vergeleken met de waarden voor de enkele tunnel is de toename van het moment -40%, van de axiale kracht 21%. Dit betekent dat door de zog-injectiedruk van de kant van de nakomende tunnel de druk van opzij toeneemt, en dat daardoor het buigmoment vermindert en de axiale kracht toeneemt. 3.

Studie van de invloed op korte termijn (in de richting van de tunnel-as)

Met de in "8.9 Constructieberekeningen m.b.t. de richting van de tunnel-as" aangegeven methode is een studie verricht naar de invloed op korte termijn m.b.t. de axiale richting, veroorzaakt door de voorste tunnel. De in de berekening als condities gebruikte equivalente stijfheden van de segmentenring staan in Bijl. Tab.19.2, en Bijl. Fig.19.3 toont het axiale analyse-model. Opgemerkt zij dat er met de lengte van het axiale analyse-model wat gevarieerd is om er een zodanige waarde aan te geven dat deze lengte geen invloed zou hebben op de grootte van de doorsnede-krachten. Bijlage Tabel 19.2

Equivalente stijheden van de segmentenring

axiale drukstijfheid

brontekst blz.169

axiale trekstijfheid (voor losraking)

...

equivalente buigstijfheid (voor losraking) ... Overigens is voor de op het axiale model uitgeoefende belasting uitgegaan van de horizontale componenten van de spanning in de bodem-elementen die de voorste tunnel omringen, en die veroorzaakt zijn door de belasting van 1 kgf/cm2, uitgeoefend vanuit de nakomende tunnel en aangegeven in Bijl. Fig.19.4. Daarvan is echter alleen gebruikt de som van alle in een van de voorste tunnel afgewende richting werkende componenten. Het hieruit bepaalde buigmoment in de richting van de tunnel-as is 1161,5 tf.m. Ook zijn de spanningsintensiteiten berekend, met als resultaat een druk-spanningsintensiteit in het beton van 20 kgf/cm2 en een trek-spanningsintensiteit in de bouten van 3915 kgf/cm2. Dit betekent dat men bij gebruik van koppelingsbouten van sterkteklasse 8.8 binnen de toegelaten waarde blijft. brontekst blz.169 grondveren voorste tunnel Bijlage Figuur 19.3

Het axiale analyse-model

belasting door de zog-injectie van de nakomende tunnel (uitsluitend de horizontale componenten) voorste tunnel Bijlage Figuur 19.4

Op het axiale model uitgeoefende belasting

Overzicht vertaalde teksten

Recommend Documents