ArcelorMittal

Über uns

Forschung

NEW: Sheet Piling app available for iPad and Android devices

App Store Google Play
Decoration

Forschung

ArcelorMittal Commercial RPS ist in Zusammenarbeit mit ArcelorMittal Esch, Research and Development und externen Partnern in die Stahlspundwand-Forschung involviert.

Die Forschungstätigkeit deckt folgende Schwerpunkte ab:

 

  • neue wirtschaftliche Profile
  • das Einbringen von Spundwandprofilen (Rammbarkeit, Beeinträchtigungen)
  • neue Spundwandanwendungen
  • fortschrittliche Methoden zur Bemessung von Stützwänden

  • Dauerhaftigkeit (Korrosionsschutzsysteme, Bemessung)

 

Die fünf hier vorgestellten Forschungsprojekte sind repräsentativ, erheben aber keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

  • Verhalten warmgewalzter und extrudierter Eckprofile unter realistischen Bedingungen
  • AZ®-Profile als Zwischenbohlen in gemischten  Wandkonstruktionen aus Rohren und Spundbohlen, die einem hohen Wasserduck ausgesetzt sind
  • Dichte Spundwandkonstruktionen
  • Schiefe Biegung von Doppelbohlen aus U-Profilen: Einfluss des umgebenden Bodens
  • Grenzen des Einsatzes induktiver Näherungsschalter zum Nachweis von Schlosssprüngen in Stahlspundwänden
     

1. Verhalten warmgewalzter und extrudierter Eckprofile unter realistischen Bedingungen

Das öffentliche Forschungszentrum  Henri Tudor in Luxemburg führte für die Forschungsabteilung von ArcelorMittal Belval & Differdange Versuche durch. Dabei sollte das unterschiedliche Verhalten  warmgewalzter und extrudierter Eckprofile unter realistischen Bedingungen im Labor experimentell bewertet werden.

Das erste Eckprofil war warmgewalzt, wie Spundwandprofile und Träger. Das zweite war extrudiert, ein geläufiges Verfahren zur Herstellung von Profilen von komplexer Geometrie. Beide erfüllten die Anforderungen der Mindestverhakung nach EN 10248. 

Die Belastungsversuche wurden unter realitätsnahen Bedingungen ausgeführt. Das Eckprofil wurde an einer Seite steif befestigt und an der anderen Seite in eine Spundbohle eingefädelt, um die Flexibilität einer Spundwand zu simulieren.


Es geht daraus hervor, dass das warmgewalzte C9-Eckprofil angesichts seiner speziell für das Larssen Schloss konzipierten Geometrie trotz seiner geringeren Streckgrenze um 15 bis 25 % höheren Lasten standhält, was 100 bis 200 kN pro Laufmeter Eckprofil entspricht.

In beiden Fällen werden die Verformungen fast ausschließlich von der Spundbohle aufgenommen, während das Eckprofil weniger als 10 % zur Gesamtdehnung beiträgt. Die Verformungen der beiden getesteten Eckprofile hatten die gleiche Größenordnung.

 

2.AZ®-Profile als Zwischenbohlen in gemischten Wandkonstruktionen aus Rohren und Spundbohlen, die einem hohen Wasserdruck ausgesetzt sind

Als Zwischenelemente in kombinierten Spundwänden eingesetzt, haben sich AZ® Doppelbohlen als äußerst leistungsstark (Breite >= 1,26m) herausgestellt und weisen besonders bei hohem Wasserdruck sogar ein besseres Verhalten als U-Bohlen auf.

In Zusammenarbeit mit der Universität von Lüttich wurden Laborversuche sowie Simulationen mittels der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Anlässlich der Tests wurden Luftkissen zur Simulation des Wasserdrucks eingesetzt und die Spundbohlen wurden mit den gleichen Eckprofilen wie bei kombinierten Spundwänden angeschlossen. Die Ergebnisse zeigten, dass AZ®-Profile fähig sind, Druckspannungen aufzunehmen, die einen Wasserdruck von 45 m entsprechen (Grenzzustand der Tragfähigkeit) und die entsprechende Kräfte über die Eckprofile zuverlässig auf die Rohre zu übertragen.

Die Versuchsergebnisse wurden zur Kalibrierung eines Finite-Elemente-Modells herangezogen, welches es erlaubt, das gesamte AZ®-Bohlenprogramm und alle Stahlgüten abzudecken. Der Einfluss von Rammungenauigkeiten wurde ebenfalls numerisch ermittelt

 

3. Dichte Spundwandkonstruktionen

ArcelorMittal Commercial RPS hat mehrere Systeme zur Abdichtung von Spundwänden von normalen bis hin zu sehr hohen Anforderungen an die Dichtheit entwickelt. Die Forschung hat sich mit verschiedenen Aspekten befasst:

  • Entwicklung von verschiedenen Abdichtungssystemen: Systeme auf Grundlage eines Bitumenprodukts für durchschnittliche Anforderungen, Systeme auf Basis von wasserquellenden Stoffen bei hohen Anforderungen;
  • Bemessung (Durchlässigkeitsbeiwert  k, Schlosswiderstand, Berechnung des Durchflusses, analytischer Ansatz, probabilistischer Ansatz);
  • Anwendungsverfahren für die verschiedenen Systeme, In-situ-Messungen für die Qualitätssicherung, Verhalten der Systeme unter extremen Umgebungsbedingungen (Verkapselung von Deponien)
  • Entwicklung schlüsselfertiger Lösungen für praktisch alle Anwendungsarten.

  

DELFT GEOTECHNICS (DELTARES) hat für ArcelorMittal Commercial RPS die Messgeräteausstattung und das analytische Modell entwickelt, während ArcelorMittal Commercial RPS eine Reihe Labor- und Feldversuche ausgeführt hat, um das jeweils beste Abdichtungssystem zu ermitteln und den Einfluss diverser Parameter (Boden, Einbringmethode, Spundbohle, Art des Fluids, Wasserdruck,…) auf dessen Leistungen zu bestimmen. ArcelorMittal Commercial RPS hat weiterhin Arbeitsanweisungen zur Verarbeitung der Abdichtungssysteme erstellt und arbeitet weiter an der Verbesserung durch das Monitoring mehrerer Bauvorhaben.

 

4. Schiefe Biegung von Doppelbohlen aus U-Profiles: Einfluss des umgebenden Bodens

ArcelorMittal Commercial RPS finanzierte ein von der technischen Universität Delft durchgeführtes Forschungsprojekt, dessen Ziel darin bestand, den Einfluss des umgebenden Bodens auf das Verhalten von U-Doppelbohlen unter schiefer Biegung zu ermitteln. Diese komplexe Fragestellung sollte dabei anhand einer 3D-finite Elemente Simulation (DIANA) des Bodens und der Spundbohlen analysiert werden. Im ersten Schritt wurde eine ungestützte Spundwand untersucht.

 

 

Unter Einwirkung der Zug- und Druckbeanspruchung (N/m2) durch die Momente My(x) und Mz(x) verformte Maschen der vollkommen glatten 3 D-Spundwand nach einem Bodenaushub über 2,7m (a): Vorderansicht mit Querverformungen (b): 3D-Ansicht mit Quer- und Seitenverformungen (Verformungen 5 mal vergrößert). 

 

Unter Einwirkung der Zug- und Druckbeanspruchung (N/m2) durch die Momente My(x) und Mz(x) verformte Maschen der vollkommen rauen 3 D-Spundwand nach einem Bodenaushub über 2,7m (a): Vorderansicht mit Querverformungen (b): 3D-Ansicht mit Quer- und Seitenverformungen (Verformungen 10 mal vergrößert).

 

  

Äquivalente Spannung q nach einem Aushub über 2,7 m für die vollkommen glatte und für die vollkommen raue Spundwand  (N/m2).

In einer zweiten Phase kommt das Modell für abgestützte Spundwandkonstruktionen zum Einsatz, auch um die Wirkung des Wasserdrucks sowie verschiedener Maßnahmen zur Verhinderung einer schiefen Biegung zu bestimmen. 
 

5.Grenzen des Einsatzes induktiver Näherungsschalter zum Nachweis von Schlosssprüngen in Stahlspundwänden

 Alles im Griff? Induktive Näherungsschalter überwachen Stahlspundwände....

Induktive Näherungsschalter haben sich in zahllosen Anlagen und Maschinen als robuste und zuverlässige Endschalter oder Positionsmelder auch unter extremen Bedingungen bewährt. Gelegentlich ergeben sich aber ungünstige Situationen, die zu Fehlanzeigen oder Fehlfunktionen mit meist langwieriger Fehlersuche führen können. Das Beispiel der Spundwände kann helfen, ähnliche Problemfälle frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.

 

 Films über die Versuche

  

 

 

 

   

 

 

 

Weitere Infos: spundwand@arcelormittal.com