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2012 Karlsruhe - Basel, Katzenbergtunnel

Im Katzenbergtunnel wurde als Masse – Feder – System ein Premium Produkt der Calenberg Ingenieure eingesetzt

Der Katzenbergtunnel ist das größte Einzelprojekt in der Aus- und Neubaustrecke Karlsruhe – Basel. Zum Schutz der Bevölkerung wurde die Feste Fahrbahn im Bereich unterhalb der Wohnbebauung von Bad Bellingen mit einem Masse – Feder – System ausgestattet. Hier wurde ein System verwirklicht, das höchsten Ansprüchen gerecht werden muss.

Calenberg Ingenieure entwickeln, produzieren und vertreiben elastomere Gleitlager und statische, bzw. dynamische Baulager (Elastomerlager) für den Hochbau, als auch Unterschottermatten, bzw. Gleisbettmatten für den Gleisbau, so wie weitere Produkte auf elastomerer Basis für die Bereiche Lärmschutz und Umweltschutz.

Immerhin geht der Bundesverkehrswegeplan in seinen Prognosen bis zum Jahr 2025 von ca. 60 Fernverkehrszügen, über 100 Nahverkehrszügen und guten 300 Güterzügen aus, die innerhalb von 24 Stunden durch den Tunnel fahren. Das entspricht einem Zug etwa alle 3 Minuten. Man rechnet mit mehr als 70 Mio. Lasttonnen pro Jahr, die über die Strecke transportiert werden, und dabei Körperschall – und Erschütterungen in den Häusern über dem Tunnel verursachen.

Das mittlere MFS besteht aus den Elementen der Festen Fahrbahn, System Bögl, über einer Tragplatte mit einer Dicke von ca. 34 cm. Darunter liegt die USM 1000 W als Streifenlager. Die Zwischenräume zwischen den Rücken der elastischen Elemente wurden mit Faserzementplatten überdeckt. Damit wurde eine Abstimmfrequenz des MFS von 12,5 Hz realisiert, was die hohe Schutzwirkung, die von dem System gefordert wird, sicherstellt.

Ein Spannungsfeld, das sonst eher stiefmütterlich behandelt wird, wurde hier begünstigt durch die bewusste Wahl des Materials konstruktiv sauber gelöst: Erschütterungsschutz und Entwässerung. Eindringendes Wasser wird gezielt über die Seitenmatten auf die Sohle geführt. Mittels Längs- und Quergefälle fließt das Wasser zwischen den Noppen in eine mittig angeordnete Rinne.

Calenberg Ingenieure entwickeln, produzieren und vertreiben elastomere Gleitlager und statische, bzw. dynamische Baulager (Elastomerlager) für den Hochbau, als auch Unterschottermatten, bzw. Gleisbettmatten für den Gleisbau, so wie weitere Produkte auf elastomerer Basis für die Bereiche Lärmschutz und Umweltschutz.

Diese entwässert über regelmäßig angeordnete Schächte in eine zentrale Drainageleitung, die an der Tunnelsohle geführt ist. Revisionsschächte erlauben die Wartung und Kontrolle der Entwässerungssysteme. Man entschied sich bewusst für die USM 1000 W. Dieses bewährte Produkt ist Kombi-Bauteil, das von unseren Entwicklungsingenieuren bewusst gestaltet wurde.

Die Kegelnoppen bestehen aus NR, der ein optimales Verhältnis zwischen statischer und dynamischer Steifigkeit aufweist. Die Kegel verformen sich unter zunehmender Belastung zu Halbkugeln, was einen nicht-linearen Zusammenhang zwischen Belastung und Steifigkeit ergibt. Der Vorteil daraus ist aber klar: bei allen im Bahnbereich üblichen Druckspannungen zeigt die USM eine fast gleichbleibende Eigenfrequenz.

Nur so kann bei unterschiedlichsten Belastungen eine gleichbleibende Schutzwirkung gegenüber Körperschall- und Erschütterungen erzielt werden. Der Rücken besteht aus zwei unterschiedlichen Funktionsschichten. Die Gummimischung der mittleren Lage funktioniert als Dämpfer, der Überhöhungen in der Eigenfrequenz abschwächt und Schwingungsamplituden schneller ausklingen lässt.

In der Deck- und Verschleißschicht ist CR eingesetzt, was dieser eine extreme Robustheit gegenüber mechanischen Beanspruchungen gibt. Zwei einvulkanisierte Gewebelagen geben dem Rücken Stabilität und verhindern unerwünschte Querdehnungen.

Bei unseren USM ist eine Längsverlegung möglich. Aus der Fertigungsbreite von ca. 1,54 m wurden Streifen mit einer Breite von 64 cm geschnitten. Um die Handhabung im Tunnel zu erleichtern, wurde mit dem ausführenden Unternehmen die Rollenlänge auf 50 m festgelegt. In den Übergangsbereichen kamen die USM 2020 und USM 3000 vollflächig zum Einsatz.

Nach der Verlegung der USM 1000 W wurden die Zwischenräume mit Faserzementplatten überdeckt und die Längs- und Querfugen abgedichtet. Dies dient der Sicherheit, dass kein Frischbeton in den Bereich unterhalb der elastischen Elemente gelangen kann.

Auf dem stabilen Rücken der Unterschottermatten wird die Bewehrung der Tragplatte verlegt. Eine zusätzliche Schutzschicht für die elastischen Elemente ist nicht erforderlich. Nach dem Aushärten des Betons ist die Tragplatte bereit, die Fertigteile der Festen Fahrbahn des Systems Bögl aufzunehmen. Diese wurden vom LKW mittels eines Krans montiert und durch eine Vergussmasse monolithisch mit der Tragplatte verbunden.

Durch die Befahrbarkeit der Festen Fahrbahn mit Straßenfahrzeugen dienen die Tunnelröhren gleichzeitig als Zugang für Rettungsfahrzeuge. Zur Absicherung der Radlasten wurden erhöhte Anforderungen an die Lagerung der Schachtabdeckungen gestellt. Daher sind hier etwas mehr als 2,5 km bi-Trapezlager verbaut.

Für dieses Projekt waren umfangreiche Prüfungen zur Feststellung der statischen und dynamischen Steifigkeit und des Langzeitverhaltens erforderlich. Diese Prüfungen wurden nach der neuen Norm DIN 45673 – Teil 7 durchgeführt.

In der Planungsphase werden Zulassungsprüfungen vorgeschrieben, um die Eignung des Materials nachzuweisen und die Grundlagen für die Bemessung bereitzustellen. Vorgaben für die produktionsbegleitende Eigenüberwachung stellen sicher, dass sich die Werte der Zulassungsprüfung auch bei dem Material wiederfinden, das zur Ausführung auf die Baustelle kommt.

Während der Ausführung werden Stichproben entnommen. Die geforderten Werte werden durch eine unabhängige Fremdüberwachung geprüft. In unserem Fall war die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung, Berlin eingeschaltet.

Dieser Aufwand wird betrieben, um die langfristige Funktion der elastischen Elemente eines MFS sicherzustellen. Zusammen mit den Nachweisen für die anderen Komponenten des MFS wurden die Unterlagen zur Genehmigung bei der DB Netz AG eingereicht. Nach Prüfung erteilte sie eine Unternehmensinterne Genehmigung für das MFS.

Die beteiligten Dienststellen der Bahn und das ausführende Unternehmen waren nach Abschluss der Arbeiten von der zukunftsweisenden Bauweise so überzeugt, dass am Besucherzentrum der DB und auf dem Firmengelände der ausführenden Bauunternehmung je ein Modell des MFS im Maßstab 1:1 errichtet wurde. So können sich Interessierte leicht von den Vorteilen der realisierten Bauweise überzeugen.

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