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Basis der duktilen Gusseisen-Vortriebsrohre mit Ummantelung bildet jeweils ein serienmäßiges duktiles Gussrohr mit angegossener Muffe entsprechend Abschnitt 13.8.1, das durch eine Ummantelung einen über die gesamte Baulänge konstanten Außendurchmesser erhält und somit auch die Anforderungen an Vortriebsrohre erfüllt, die beim Vortrieb durch Einpressen oder Einschieben gestellt werden. In Abhängigkeit der Art der Umhüllung unterscheidet man:
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(Bild: Stahlbeton-Gusseisen-Vortriebsrohr [FI-Gobai])
Stahlbeton-Gusseisen-Vortriebsrohre (Bild 13.8.3) mit zugkraftschlüssiger Verbindung sind erst seit kurzer Zeit auf dem Markt und bisher nur in der Nennweite DN/ID 1200 für Wasser-und Abwasserdruckleitungen eingesetzt worden [FI-Gobai] [Schma94]. Der Inliner besteht aus einem duktilen Gussrohr mit angegossener Muffe nach DIN EN 545 [DINEN545:1995] und DIN 598 [DINEN598:1994] und einer Wanddicke … |
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Duktile Gusseisen-Vortriebsrohre besitzen eine glatte, zylindrische Außenform und werden für den Vortrieb von Freispiegel- und Druckleitungen durch Einpressen oder Einschieben im Nennweitenbereich 250 ≤ DN/ID ≤ 450 eingesetzt (Tabelle 13.8.4) [FGR96]. Ihre Baulänge beträgt 2 m. (Tabelle: Lieferprogramm für duktile Gusseisen-Vortriebsrohre nach DIN EN 598 [DINEN598] und DIN EN 545 [DINEN545] mit zementmörtelauskleidung, äußerem Zink-Überzug mit Deckbeschichtung … |
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Glasfaserverstärkte Kunststoffe - GFK (UP-GF) - zählen zu den duroplastischen Kunststoffen, die durch Temperatureinfluss nicht mehr schmelzbar sind. Ausgangsmaterialien für GFK-Vortriebsrohre sind Reaktionsharze (Epoxid-, Vinylester- oder ungesättigtes … |
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(Vortriebs)Rohre aus PRC (polyester resin concrete auch Polymerbeton genannt) nach DIN 54815 Teil 1 [DIN54815:1998] werden aus einem Gemisch von mineralischen, quarzitischen Zuschlagsstoffen im porenarmen Sieblinienbereich nach DIN 1045 [DIN1045:2000] und Reaktionsharz auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen (UP-Harze) mit Eigenschaften nach DIN 16946-2 [DIN16946-2:1989] hergestellt. Das Polyesterharz ist gegenüber aggressiven Medien (pH-Bereich … |
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Kunststoffe sind makromolekulare, organische Verbindungen, die durch chemische Aneinanderlagerung niedermolekularer Grundbausteine (sogenannte Monomere) entstehen [Bos00]. Durch die große Anzahl der möglichen Aneinanderlagerungen (linear, verzweigt, vernetzt) können Kunststoffe gezielt im Hinblick auf gewünschte Eigenschaften zu Thermoplasten und Duroplasten synthetisiert werden. Aus linear oder verzweigten Molekularfäden bestehende Kunststoffe … |
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24.09.2007 Polyethylen gehört zu der Gruppe der teilkristallinen Thermoplaste (Polyolefine). Es zeichnet sich durch hohe Flexibilität und hohe Zähigkeit auch bei tiefen Temperaturen aus. PE ist beständig gegen Säuren, Laugen und schwache Lösungsmittel. Es ist nicht beständig gegen oxidierende Säuren und Halogene. Weitere diesbezügliche Angaben enthält das Beiblatt zur DIN 8075 [DIN8075-1:1984]. Für Rohre aus PE gelten im Wesentlichen die in Tabelle 13.11.1 |
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Rohre aus vernetztem Polyethylen (PE-X) werden seit Mitte der 90er Jahre in der Erdverlegung eingesetzt, nachdem unterschiedliche Verfahren (physikalische und chemische Vernetzung, insbesondere die peroxidische Vernetzung) die Vernetzung der Moleküle ermöglichten. Bei der peroxidischen Vernetzung wird hochmolekulares PE hoher Dichte unter Beisetzung von Peroxid unter hohem Druck bei Temperaturen von 200 bis 240°C zu einem duroplastischen Rohr geformt … |
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Neben der Möglichkeit, Rohre durchgehend aus einem Werkstoff herzustellen (Vollwandrohre) gibt es auch bei den Vortriebsrohren aus Kunststoffen Neuentwicklungen, welche die Eigenschaften der Rohre durch Kombination mit anderen Werkstoffen partiell verbessern. Zu diesen Entwicklungen zählen [Rauch01] :
Zur Herstellung von Rohren mit maßlich aufaddiertem Schutzmantel |
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24.09.2007 Polypropylen (PP) gehört zu der Gruppe der teilkristallinen Thermoplaste (Polyolefine). Es entsteht durch Polymerisation von Ethylen und weist eine vergleichbare Chemikalienbeständigkeit auf wie PE, ist ebenfalls normal entflammbar und nicht klebbar. Im grabenlosen Leitungsbau finden vornehmlich PP-HM-Rohre Anwendung. PP-HM bezeichnet Polypropylen mit höherem E-Modul als sonst üblich bei PP-Rohren (Tabelle 13.11.2). (Tabelle: Werkstoffkennwerte … |
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24.09.2007 PVC-U (Polyvinylchlorid weichmacherfrei) gehört zu den thermoplastischen Kunststoffen. Es ist ein Polymer des Vinylchlorids, welches aus Ethylen (aus Erdöl oder Erdgas) und Chlor (aus NaCl) hergestellt wird und dem für die Rohrherstellung Wärmestabilisatoren und Gleitmittel zugesetzt werden [Rosch00]. Kennzeichnende Eigenschaft von PVC-U ist neben hoher Härte und Formstabilität eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Alkohole, … |
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(Bild: Übersicht über mögliche Einwirkungsarten auf Rohrleitungen)
Vortriebsrohre müssen für die verschiedenen Einwirkungsarten des späteren Betriebes, aber auch für die unterschiedlichen Bauzustände berechnet werden. Einen Überblick über mögliche Einwirkungsarten vermittelt Bild 14. Die statischen Einwirkungen und die dynamischen Einwirkungen infolge Verkehrslasten auf Vortriebsrohre werden in Abschnitt 14.1, Abschnitt 14.2, Abschnitt 14.3, Abschnitt … |
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Mögliche, im Bau- und Betriebszustand auftretende Belastungen sind in Tabelle 14.1 zusammengestellt. (Tabelle: Lasten quer zur Rohrachse [ATVA161])
Die maßgebende Lastfallkombination ist im jeweiligen Anwendungsfall auf der Grundlage der örtlichen Bedingungen zu ermitteln. Eine differenziertere Aufstellung der Einwirkungen in Abhängigkeit der Vortriebsverfahren zeigen Tabelle 14.1 und Tabelle 14.1. (Tabelle: Einwirkungen auf Vortriebsrohre in Abhängigkeiten … |
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Alle erdüberdeckten Rohre erhalten die größten Beanspruchungen normalerweise direkt aus der Erdlast bzw. indirekt über den Baugrund übertragene Einwirkungen, z.B. Auflasten auf der Geländeoberfläche und Fundamentlasten. Für die Standsicherheit der Rohrleitung ist die zutreffende Ermittlung der Bodenspannungen am Rohr von besonderer Bedeutung. Dies setzt die Kenntnis der Bodenarten und ihrer Bodenkennwerte auf der Grundlage entsprechender Bodenerkundungen (… |
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(Bild: Erdlastspannungen im Bereich des Vortriebsrohres [Hornu87])Der seitlich wirkende, horizontale Erddruck wird entsprechend dem Belastungsmodell (Bild 14.1.2) durch die nachrutschenden Erdkeile neben dem Rohr bestimmt. Auf diese Erdkeile wirkt nur die um den Faktor κ verminderte Erdlast. Der horizontale Erddruck in Höhe des Rohrkämpfers beträgt nach Formel 14.1.2: (Formel: Horizontaler Erddruck in Höhe des Rohrkämpfers) Der dabei wirksame Erddruckbeiwert … |
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Großflächige Auflasten, die während des Vortriebes dauernd vorhanden sind (z.B. Dammschüttungen), können in der Regel wie eine entsprechend größere Erdüberdeckung allerdings ohne Berücksichtigung der Silo Wirkung für den entsprechenden Erdlastanteil angesetzt werden [ATVA161]. Aus Sicherheitsgründen ist beim Vortrieb unter Gewässern gemäß ATV-A 161 [ATVA161] grundsätzlich κ = 1 anzunehmen. |
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(Bild: Druckausbreitung von konzentrierten Flächenlasten [Trian00])
Der Einfluss von konzentrierten Flächenlasten, wie z. B. Fundamentlasten, auf den vorgetriebenen Rohrstrang, muss im Einzelfall nachgewiesen werden. Dazu kann eine Berechnung im elastisch isotropen Halbraum dienen. Vereinfachend lässt ATV-A 161 [ATVA161] eine Berechnung unter allseitiger Druckausbreitung in den Grenzen der Neigung 2:1 bis 1:1 zu (Bild 14.1.4). Die ungünstigere … |
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Veränderliche oder bewegliche Lasten zählen zu den Verkehrslasten. Kann die zu erwartende Lastwechselzahl zu einer Werkstoffermüdung führen, ist die Verkehrsbelastung als nicht vorwiegend ruhende Belastung der Vortriebsrohre zu berücksichtigen. Als Verkehrslasten gelten die Regelfahrzeuge LKW 12 / SLW 30/60 als Straßenfahrzeug, der Bahnlastenzug UIC 71 oder die Bemessungsflugzeuge BFZ im Flughafenbereich [Hornu87]. Auf erdüberdeckte Rohre mit kreisförmigem … |
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Als Straßenverkehrslasten auf erdüberdeckte Rohrleitungen werden die einzelnen Regelfahrzeuge SLW 60, SLW 30 bzw. LKW 12 angesetzt (Bild 14.1.5.1) (Bild 14.1.5.1). Die Verkehrslast-Kurven und -Näherungsgleichungen sind Bild 14.1.5.1, Bild 14.1.5.1, Bild 14.1.5.1, Bild 14.1.5.1, Formel 14.1.5.1 und Tabelle 14.1.5.1 zu entnehmen.
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(Bild: Bodenspannungen infolge Eisenbahnverkehrslasten [ATVA161])
Maßgebend für die Berechnung der Bodenspannungen infolge Eisenbahnverkehrslasten ist nach DS 804 [DEDS804] der Deutschen Bahn AG der ein- oder mehrgleisige Lastenzug UIC 71. Bild 14.1.5.2 zeigt die sich ergebenden Bodenspannungen unter dieser Belastung in Abhängigkeit der Überdeckungshöhe. Unter Eisenbahnstrecken muss als Mindestüberdeckungshöhe für Vortriebsrohre h = 1,5 m und h = … |
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Falls die betreffenden Flughafenverwaltungen keine anderen Lasten vorschreiben, kann nach [ATVA161] mit den in Tabelle 14.1.5.3 angegebenen Bemessungsflugzeugen BFZ 90 bis BFZ 750 und den entsprechenden Belastungen gerechnet werden. (Tabelle: Zuordnung der Bemessungsflugzeuge) (Bild: Bodenspannung infolge Flugzeugverkehrslasten [ATVA161])
Die maßgebenden Bodenspannungen aus Flugzeugverkehrslasten sind Bild 14.1.5.3 zu entnehmen. Die lastverteilende … |
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Neben den bereits erläuterten Erd- und Verkehrslasten sind nach ATV-A 161 [ATVA161] noch folgende Belastungen quer zur Rohrachse zu berücksichtigen (Tabelle 14.1) :
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(Tabelle: Schnittgrößenermittlung quer zur Rohrachse [ATVA161]) Kreisförmige Vortriebsrohre werden trotz einer oftmals aufgrund der Geometrie gegebenen Zugehörigkeit zu den Flächentragwerken im Rahmen der Schnittkraftermittlung nach ATV-A 161 [ATVA161] vereinfacht als Kreisringträger betrachtet. Sie stellen ein dreifach statisch unbestimmtes System … |
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Die Bemessung der Vortriebsrohre wird unter Beachtung der werkstoffspezifischen Normen und Richtlinien durchgeführt. Sowohl für den Bau- als auch den Betriebszustand müssen die zulässigen Spannungen bzw. erforderlichen Sicherheiten eingehalten werden. Die zulässigen Verformungen dürfen nicht überschritten werden. Die für den jeweiligen Rohrwerkstoff zu führenden Nachweise sind der Tabelle 14.1.8 zu entnehmen. (Tabelle: Erforderliche Nachweise [ATVA161]) |
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Die Normalspannungen, die in der Rohrwand in Ringrichtung, d.h. quer zur Rohrachse, wirken, werden mit den nach Abschnitt 14.1.7 berechneten Schnittkräften nach Formel 14.1.8.1 ermittelt zu: (Formel: Berechnung der Normalspannung in der Rohrwand in Ringrichtung) Der Korrekturfaktor für die Rohrkrümmung αK wird in Abhängigkeit vom Rohrwerkstoff nach wie folgt ermittelt:
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