Structural design for EuroTube

Autor: Oliver Wach
Sprache: Englisch

Kurzfassung

In dieser Masterarbeit werden die konstruktive Machbarkeit und Herausforderungen von vakuumierter Hyperloop Infrastruktur aus Stahlbeton untersucht. Dies wird in Zusammenarbeit mit EuroTube bewerkstelligt, einer schweizerischen non-profit Organisation mit Sitz in Zürich, welche an ihrem ersten Pilotprojekt AlphaTube arbeitet. Dieses beinhaltet den Bau einer Test- und Forschungsanalage für vakuumierten Hochgeschwindigkeitstransport, zugänglich für Forschung und Industrie.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden potentielle Entwürfe der Röhre in einem Variantenstudium analysiert. Ein Entwurf wurde für die Designstudie ausgewählt. Diese Arbeit stellt keinen statischen Bericht dar sondern dient lediglich als Richtlinie für konstruktive Herausforderungen, welche mit ersten analytischen Resultaten veranschaulicht werden.
Ausgangspunkt waren die gegebenen Randbedingungen von EuroTube, welche das maximale Gewicht der 20 m Segmente auf 45 to und die vom Vehikel verspürten Durchbiegungen auf 2 mm limitieren. Um eine Übersicht von möglichen Entwürfen zu erhalten, wurde die Komplexität des Projekts zu Beginn des Variantenstudiums aufgezeigt.
Danach sind konzeptuelle Überlegungen und erste analytische Untersuchungen durchgeführt worden, um das überzeugendste System für die tiefergehende Designstudie zu identifizieren.
Das gewählte System beinhaltet eine nachträgliche, vorgespannte und segmentierte Betonröhre, bestehend aus Hochleistungsbeton, Vorspannstahl und Baustahl. Da es sich um eine sehr spezielle, aber innovative Entwurfslösung handelt, wird der strukturelle Einfluss der sog. «tiles» untersucht, welche an die Tübbing-Elemente aus dem Tunnelbau erinnern.
Mit der Identifikation der wichtigsten konstruktiven Herausforderungen resultiert die Schlussfolgerung, dass die Limitierung der vom Vehikel erfahrenen Durchbiegungen auf 2 mm rein strukturell nicht möglich ist. Die Langzeiteffekte des Betons verunmöglichen eine solch akkurate Performance, bereits bevor Intoleranzen, Materialstreuung, dynamische Effekte, geotechnische Setzungen, etc. in Betracht gezogen werden. Aufgrund dieser Tatsache wird vorgeschlagen, eine von der Röhre entkoppelte und massgeschneiderte Lösung zu entwickeln, welche lokalen und inakzeptablen Durchbiegungen entgegenwirkt, bspw. in Form eines Pressenhebesystems im Gleisbett. Ebenfalls von Interesse ist eine Überhöhung im Gleisbett, welche initiale Durchbiegungen ausgleicht.
Weitere identifizierte Herausforderungen wie die strukturelle Schwächung infolge Longitudinalfugen im tiling-Konzept, oder die Schubkonzentration bei den Auflagern sollten durch Entwurfsänderungen und geometrische Anpassungen angegangen werden.