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Detailergebnis zu DOK-Nr. 68113

Nutzung von energetischen Geostrukturen zur thermischen Regulation und energetischen Optimierung von Straßeninfrastrukturen und Kunstbauten (Orig. franz.: Utilisation des géostructures énergétiques pour la regulation thermique et l'optimisation énergétique des infrastructures routières et ouvrages d'art - Projet de recherche VSS 2010/503)

Autoren	L. Laloui C. Li F. Dupray M. Baehler C. Schurmann
Sachgebiete	14.0 Allgemeines (u.a. Energieverbrauch)

Zürich: Schweizerischer Verband der Straßen- und Verkehrsfachleute (VSS), 2014, 60 S., 47 B, 4 T, 41 Q, Anhang (Bundesamt für Straßen (Bern) H. 1468)

Eine Temperaturregulation ist eine technische Lösung, um bei Straßeninfrastrukturen Problemen mit Glatteis oder Schneeansammlungen an strategisch wichtigen Punkten (Knotenpunkte, Gefahrenstellen) vorzubeugen. Die Studie hat zum Ziel, die Machbarkeit, Konzeption sowie Prinzipien zur Dimensionierung energetischer Geostrukturen, die mit Straßeninfrastrukturen verbunden sind, zu untersuchen. Ein mit dem Versuchsziel vergleichbares Bauwerk in Japan speichert saisonale Wärme mithilfe einer eng gebauten Pfahlgruppe. Alle anderen untersuchten Projekte nutzen die natürliche Bodenwärme (durch Wärmeleitung oder Konvektion) im Boden. Man kann feststellen, dass der thermische Teil (Funktionalität und Dimensionierung) gut erforscht ist. Demgegenüber fehlen Untersuchungen der thermomechanischen Auswirkungen auf die Brücke infolge der Temperaturänderungen in den Fundationspfählen. Daher wird dieser Aspekt im Bericht vertieft betrachtet. Bei der Evaluierung der Auswirkungen als Folge der Nutzung eines Fundationspfahls als Wärmetauscher kann festgestellt werden, dass die Verschiebungen bei den meisten Brücken im akzeptablen Bereich liegen. Des Weiteren wird eine Bauvariante eines kürzlich in einer hydrogeologisch vorteilhaften Zone erstellten Bauwerks untersucht. Standardisierte Meteodaten sind dabei ausreichend, um den Wärmebedarf für die Brückenplatte zu dimensionieren. Eine Untersuchung der lokalen Hydrogeologie erlaubt die Bodencharakteristik sowie die Grundwasserverhältnisse zu eruieren. Schließlich wird mit einem Finiten-Element-Modell das Fundament eines Brückenpfeilers mit mehreren Pfählen simuliert. Die Resultate bezüglich Energetik und Mechanik unterscheiden sich von denjenigen für einen isolierten Pfahl. Das Risiko für Zugspannungen im unteren Teil der Pfähle ist erhöht. Dennoch sind die Verschiebungen der Fundation infolge des Wärmeaustauschs limitiert.