|
|
Bei der Festlegung des Bohrprofils spielt der minimal zulässige Krümmungsradius eine entscheidende Rolle. Hierbei muss unterschieden werden zwischen dem minimal zulässigen Krümmungsradius (= minimal zulässiger Biegeradius) des Bohrgestänges und dem minimal zulässigen Krümmungsradius des einzuziehenden Rohres [DCA00c]. In der Regel richtet sich der für die Planung relevante Minimalradius bei kleinen Bohrungen und PE-Rohren nach dem entsprechenden … |
||||
|
|
Bei einem durch Innendruck ausgelasteten Rohr ergibt sich durch implizite Berücksichtigung des Innendruckes [σlängs - σzul) / 2] Formel 16.1.6.3.4 für den Mindestbiegeradius [DCA00c]. (Formel: Berechnung des Mindestbiegeradius bei einem durch Innendruck ausgelasteten Rohr (Spülbohrverfahren) nach [DCA00c]) Bei einer Schweißnahtwertigkeit von VN = 1 ist σzul = K/S. Der zulässige Grenzwert des Mindestbiegeradius wird demzufolge für Rohrleitungen aus … |
||||
|
|
Am Austrittspunkt einer Horizontalbohrung tritt der Bohrstrang mit einem bestimmten Winkel aus dem Boden zu Tage. Um das Abknicken der Rohrleitung beim Einziehen an diesem Punkt zu verhindern, ist es erforderlich, die Rohrleitung in einem Bogen (sogenannter Oberbogen) … |
||||
|
|
Bei den o.a. Radien handelt es sich sowohl im Bohrloch als auch im Bereich des Oberbogens um die minimalen Radien. Wird eine Bohrung in der Draufsicht z.B. völlig gerade durchgeführt, so entspricht der zulässige minimale Radius dem zulässigen minimalen vertikalen Radius. Kommt zu einem vertikalen Radius aber noch ein horizontaler Radius hinzu, so wird der entstehende kombinierte Radius immer kleiner sein als die jeweiligen Einzelradien [DCA00c].… |
||||
|
|
Bei der statischen Berechnung von Rohren, die mittels Spülbohrverfahren verlegt werden, wird unterschieden zwischen Berechnungen im
|
||||
|
|
Im Bauzustand wird die maximal zu erwartende Zugkraft während des Einziehvorganges ermittelt. Dabei wird unterschieden zwischen den
In [DCA00c] werden die zu berechnenden Zugkräfte beschrieben. |
||||
|
|
Die Zugkräfte am Ziehkopf haben die Aufgabe, die an der Rohrleitung entstehenden Reibungskräfte sowohl im Bohrloch als auch auf der Rollenbahn außerhalb des Bohrloches zu überwinden [DCA00c]. Die Kräfte zur Überwindung der Reibung auf der Rollenbahn sind u. a. abhängig von [DCA00c] :
|
||||
|
|
Die von der Bohranlage aufzubringenden Kräfte sind höher als die am Ziehkopf auftretenden Kräfte, da alle Bohrgestängestrangelemente zwischen Ziehkopf und Bohrgerät Reibungskräften unterliegen [DCA00c]. Letztere sind in jedem Fall höher, da sie zusätzliche Reibungskräfte (z.B. des Bohrstranges, des Räumers und der Einziehgarnitur) überwinden müssen. Die Größe der hierbei entstehenden Reibungskraft hängt u. a. von maschinentechnischen Parametern (… |
||||
|
|
Die Ermittlung der Zugkräfte während des Einziehvorgangs basiert zur Zeit auf einer in der niederländischen Norm NEN 3651 [NEN2651] aufgeführten Berechnungsmethode sowie auf der AGA-Methode [FI-AGA] der American Gas Association, die auch metrisch konvertiert vorliegt [DCA00c]. Mit beiden Verfahren können die maximal zu erwartenden Zugkräfte am Ziehkopf der Rohrleitung berechnet werden, wobei der Maximalwert erfahrungsgemäß kurz vor Ende des Einziehvorgangs (… |
||||
|
|
Zur Bestimmung der geeigneten Bohrgerätegröße (Zugkraftpotenzial) gibt es noch keine allgemein verbindlichen oder genormten Berechnungsmodelle. Es sollte hierbei jedoch berücksichtigt werden, dass während des Einziehvorgangs - z.B. wegen längerer Unterbrechungen oder Bohrlocheinstürzen - eine wesentlich höhere Zugkraft als mit den o.g. Modellen berechnet, erforderlich sein kann. Als Richtwert wird von der DCA [DCA00c] in Abhängigkeit der zu durchbohrenden … |
||||
|
|
Die mitunter sehr hohen Zugkraftpotenziale der Bohranlagen müssen im Bedarfsfall sicher von einem geeigneten Widerlager aufgenommen werden können (Abschnitt 16.1.3) [DCA00c]. Es wird empfohlen, die Dimension dieses Widerlagers am Maximalwert der Zugkraft des zum Einsatz gelangenden Bohrgerätes auszurichten [DCA00c]. |
||||
|
|
Die berechneten Maximalwerte der Zugkraft werden nicht nur zur Dimensionierung der Bohranlage und des Widerlagers, sondern auch zur Spannungsbelastung der Rohrleitung benötigt. Neben dieser Längskraftkomponente sind darüber hinaus die aus der Biegung (Bohrlochradius) resultierenden Spannungen zu berücksichtigen [DCA00c]. |
||||
|
|
Insbesondere bei PE-Rohren ist auch ein Nachweis der Beulsicherheit der einzuziehenden Rohrleitung gegen Biegung und Spülungsdruck zu erbringen. Der Spülungsdruck (Abschnitt 10.8.4.2) kann gegebenenfalls nach Abstimmung mit dem Auftraggeber durch einen offenen Ziehkopf, der ein Einfließen der Spülung in das einzuziehende Rohr ermöglicht, oder durch Befüllung mit Wasser kompensiert werden (Abschnitt 16.1.2.4) [DCA00c]. Während des Bauzustands kann … |
||||
|
|
Rohrspannungen Bei der Berechnung der maximalen Rohrspannungen während des Betriebszustands … |
||||
|
|
Vortriebsrohre müssen … |
||||
|
|
Wie bereits im Abschnitt 5.3.2.1 erwähnt, unterscheidet man im Zusammenhang mit Vollauskleidungen zwischen nichtselbsttragenden bzw. statisch nicht tragfähigen und selbsttragenden bzw. statisch tragfähigen Auskleidungssystemen. Die statisch nicht tragfähigen Vollauskleidungen können keine zusätzlichen Lasten aufnehmen und sind mit dem Tragquerschnitt, d. h. dem zu sanierenden Kanal mechanisch sicher zu verbinden. Im Gegensatz dazu können statisch … |
||||
|
|
Standsicherheitsnachweise für selbsttragende Inliner wurden in der Vergangenheit in Deutschland ausgehend vom ATV-M 143 Teil 3 [ATVM143-3] meist in Anlehnung an das ATV-A 127 [ATVA127:1997] geführt, obwohl die letztgenannte Richtlinie ausschließlich für Neuverlegungen entwickelt wurde und von einem Rohr-Boden-Tragsystem ausgeht (elastisch gebetteter Kreisring). Da dessen kinematisch zulässige Verformungsfiguren ebenso wie die resultierenden Beanspruchungen … |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Statische Berechnungen selbsttragender Auskleidungen in Form von Rohren
(Bild: Darstellung verschiedener Pfade im Last-Verschiebungsdiagramm nach [Krätz94])
Bei der Versagensanalyse wird die Lastgröße berechnet, bei der die Struktur eine weitere Lasterhöhung nicht oder nur unter unzulässig großen Verformungen aufnehmen kann. Eine genaue Darstellung des theoretischen Hintergrundes wird z.B. in [Hibbi95] [Krätz94] [Mehlh95] [Steup66] gegeben. Folgende Begriffe sind von entscheidender Bedeutung (Bild 5.3.2.6.1.1) :
|
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Statische Berechnungen selbsttragender Auskleidungen in Form von Rohren In der Vergangenheit wurden verschiedene empirische und analytische Lösungsansätze zur Ermittlung des kritischen Beuldrucks kreisrunder Rohre unter Außendruckbelastung entwickelt [Guice94d] . Grundlegende Zusammenhänge zum Beulverhalten des freien Rohres wurden von Timoshenko in [Timos61] dargestellt. Darauf aufbauend beschreibt Gaube [Gaube74] das besondere Versagensverhalten gebetteter Kunststoffrohre durch halb-empirische Ansätze. Eine Beschreibung … |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Empirische und analytische Ansätze zur Beschreibung des Stabilitätsversagens (Bild: Beulen eines freien Ringes unter Außendruck [Guice94a]) Timoshenko beschreibt das Beulverhalten des freien, dünnen Ringes, der mit einem konstanten Außendruck radial belastet wird. Im Falle einer beliebig kleinen Anfangsverformung kommt es unter kritischer Belastung zum Beulen des Kreisringes, wie im Bild 5.3.2.6.1.2.1 dargestellt. Das Biegemoment M an einer beliebigen Stelle des Kreisringes kann dann aus den Gleichgewichtsbedingungen und … |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Empirische und analytische Ansätze zur Beschreibung des Stabilitätsversagens Gaube hat ausgehend von Versuchen an freien und eingeerdeten PE-HD-Rohren unter Außenwasserdruck einen halb-empirischen Ansatz zum Standsicherheitsnachweis gebetteter Abwasserrohre aus Kunststoff entwickelt [Gaube74] . Dabei werden sowohl die Stützwirkung des Bodens als auch die von der Erdlast herrührende Verformung (Unrundheit) des Rohres berücksichtigt. Zunächst wird der Beuldruck des freien unverformten Rohres gegenüber äußerem Wasserdruck entweder … |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Empirische und analytische Ansätze zur Beschreibung des Stabilitätsversagens Glock analysierte das Stabilitätsproblem eines starr ummantelten, linear elastischen Kreisrings unter Außenwasserdruck unter Verwendung geometrisch nichtlinearer Verformungsbeziehungen nach der Energiemethode. Reibung zwischen Rohr und Ummantelung, Imperfektionen der Belastung und Geometrie sowie nichtlineares Werkstoffverhalten wurden nicht berücksichtigt. Ein Ablösen des Rohres von der Ummantelung wird durch die aus den Umfangsspannungen resultierende … |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Empirische und analytische Ansätze zur Beschreibung des Stabilitätsversagens Cheney [Chene71] untersuchte wie Glock das Beulverhalten eines von einer starren Ummantelung umschlossenen Ringes unter Außendruck unter der Voraussetzung linear elastischen Werkstoffverhaltens. Seine Analyse erfolgte in Anlehnung an die Stabilitätstheorie des Bogenträgers [Timos61] [Guice94c] . Für kleine Verhältnisse t/Dm ergibt sich der kritische Beuldruck demnach zu: (Formel: Kritischer Beuldruck (Cheney)) |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Empirische und analytische Ansätze zur Beschreibung des Stabilitätsversagens Auch Chicurel [Chicu68] untersuchte das Beulverhalten eines dünnen, elastischen ummantelten Ringes in Anlehnung an die Stabilitätstheorie des Bogenträgers [Timos61] . Er ging allerdings davon aus, daß der innere Ring die äußere Druckbelastung aufgrund einer Durchmesserverkürzung der reibungsfreien Ummantelung erfährt, wie sie z.B. durch Schwindvorgänge denkbar ist. Obwohl dieser Ansatz nicht exakt dem Verhalten eines Inliners unter äußerem Wasserdruck … |
||||
|
|
16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Empirische und analytische Ansätze zur Beschreibung des Stabilitätsversagens Lo und Zhang [Lo94] entwickelten in Anlehnung an die Stabilitätstheorie des Kreisbogenträgers [Timos61] ein Modell für das Beulen des kreisförmigen Inliners, welches auch den Einfluß eines kleinen Ringspaltes berücksichtigt. Die Gesamtspaltweite setzt sich aus zwei unterschiedlichen Anteilen zusammen, der Anfangsspaltweite Δ1 und der durch hydrostatischen Druck entstehenden Spaltweite Δ2. Es wird zwischen einer unsymmetrischen und einer symmetrischen … |
160 Suchergebnisse:
