_{Referent : Prof.Dr.-Ing. K.Schikora}

_{Verfasser :Ralph Wacker}
 

_{Ziel der Diplomarbeit}

_{Durch den Einsatz von immer leistungsfähigeren Computern hat sich die Finite Element Methode als eine äußerst effektive Berechnungsart in allen Bereichen der Baustatik durchgesetzt. Die Zerlegung des gesamten Tragwerks in ein Netz aus strukturgleichen Teilgebieten ist dabei für den berechnenden Ingenieur äußerst aufwendig und zeitintensiv. Deshalb wurden verschiedene Eingabehilfen für die jeweiligen Softwarepakete entwickelt. SOFiSTiK bietet bisher MONET als allgemeines grafisches interaktives Programm zur Eingabe von statischen Systemen undTUNARS zur Generierung von Tunnelsystemen für die Stabzugberechnung an. Beide Module eigenen sich aber nur begrenzt für eine FEM-Netz-Generierung für Tunnelbauberechnungen. Deshalb begann Herr Dipl. Ing. Filus vor einigen Jahren mit der Entwicklung des grafisch interaktiven Netzgenerators WinTUBE für Tunnelberechnungen, welcher heute von der Firma Fides DV-Partner vertrieben wird. Bisher ist das Programm in drei Ausbaustufen -für Stabzugberechnungen, für zwei-dimensionale FE-Berechnungen und für dreidimesionale FE-Berechnungen-erhältlich.} 

_{Ziel meiner Diplomarbeit ist es, die Anwendungsmöglichkeit von WinTUBE2D anhand von konkreten Tunnelprojekten zu testen.}

_{Inhalt und Aufbau der Diplomarbeit}

_{Meine Diplomarbeit läßt sich grob in zwei Teile untergliedern. Im ersten Teil werden die theoretischen Grundlagen der folgenden Tunnelberechnungen erläutert. Dabei gehe ich kurz auf das Grundprinzip der Finiten Element Methode ein, erkläre geomechanisches Materialverhalten, beschreibe mögliche Berechnungsmodelle zur Simulation des Vortriebsgeschehens und biete einen kurzen Überblick über die von mir verwendete Software von SOFiSTiK und WinTUBE an.}

_{Im zweiten Teil habe ich drei vollständige Tunnelberechnungen durchgeführt. Das Profil des ersten Tunnels – Hofbergtunnel in Landshut – weist keine Besonderheiten auf und stellt damit den allgemeinen Fall dar. Im zweiten Beispiel habe ich die Anwendbarkeit von WinTUBE2D für einen symmetrischen Doppelröhrentunnel- U-Bahn Linie U2 in München getestet. Als Drittes diente mir ein Querschnitt im Bereich der Pannenbuchten des Farchant Tunnels dazu, einen Ulmenvortrieb zu simulieren.} 

_{Verwendete Software}

_1. Die SOFiSTiK-Kette

_2. WinTUBE - Netzgenerator für den Tunnnelbau

_{Berechnungsbeispiele}

_{1. Allgemeiner Fall - Hofbergtunnel in Landshut}

_{Die Seitenverhältnisse Breite zu Höhe der einzelnen Elemente schwanken zwischen 1 : 1 in sensiblen und 1: 3.5 in entfernteren Bereichen. Die Feinheit des Netzes nimmt in Richtung des Ausbruchsquerschnitts zu und die Elemente sind entsprechend dem zu erwartenden Spannungsverlauf angeordnet.} 

_{Seitliche Randpunkte werden mit einem einwertigen Auflager in X-Richtung und die unteren Randpunkte mit einem einwertigen Auflager in Y-Richtung versehen. Die beiden unteren Eckpunkte haben demzufolge ein zweiwertiges X-Y-Auflager.}

_{Nach der Generierung der Außenschale und des FE-Netzes wird die Innenschale mit der Funktion Stab} àParallel erzeugt. Durch die Eingabe eines Abstandes von 0.30 m (entspricht dem Abstand der Mittelachse der Außen – zur Innenschale)und dem E-Moduls des verwendeten Betons von 25e6 kN/m²generiert WinTUBE einen in der Spritzbetonaußenschale kontinuierlich gebetteten Stabzug auf die Schaleninnenseite.

_{2. Ein Doppelröhrentunnel} – U-Bahn-Tunnel der Linie U2 in München

_{3. Ein Ulmenvortrieb - Farchant Tunnel}

_{Im Rahmen meiner Diplomarbeit habe ich nun den Netzgenerator WinTUBE2D an drei unterschiedlichen Tunnelprojekten getestet. Dabei hat sich das Tool als sehr komfortabel und effektiv herausgestellt. Besonders erfreulich war die Schnelligkeit und Einfachheit mit der sinnvolle FE-Netze für zweidimensionale Tunnelberechnungen anhand simpler Funktionen grafisch interaktiv generiert werden konnten. Damit bietet das Programm die Möglichkeit bei wechselnden Bedingungen mehrere notwendige Querschnitte schnell berechnen zu können oder aber mit vertretbarem Aufwand verschiedene Varianten der Konstruktion zur technischen und wirtschaftlichen Optimierung der Tragwerksplanung untersuchen zu können.} 

_{Kleinere, noch in meiner Version 1.00.0039auftretende praktische Unzulänglichkeiten, wie beispielsweise die Tatsache, daßkeine Arbeitsschritte wieder rückgängig gemacht werden können, werden sukzessive im Rahmen der kontinuierlichen Weiterentwicklung durch Herrn Dipl. Ing. Filus eliminiert.} 

_{Mittelfristig soll die gesamte Funktionalität von WinTUBE2D durch WinTUBE3D übernommen werden. Neben der Möglichkeit des direkten Einlesens einer *.cdb-Datei soll dabei ein „Ausbruchsfolgenassistent“ integriert werden, mit dem eine komplette *.dat-Datei für die Berechnung mit SOFiSTiK erstellt werden kann.} 

_{Langfristig soll der Netzgenerator font2D eingebaut werden, welcher eine Netztgenerierung für freiere Strukturen ermöglicht.}