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Zur Beurteilung der im Kanal an einzelnen Meßstationen aufgenommenen Querschnittsfiguren schlägt Bosseler in [Bosse97] als unverformtes Ausgangssystem einen Kreisring mit vernachlässigbar kleiner Wanddicke t vor. In der Ebene besitzt jeder Punkt P auf dem Kreisumfang zwei Freiheitsgrade, die durch die tangentiale Verschiebung v (im Uhrzeigersinn positiv) und die radiale Verschiebung w (zum Mittelpunkt gerichtet positiv) beschrieben werden (Bild …

Bei Kenntnis der approximierten Biegelinie ergeben sich, anhand der Koeffizienten der Fourierreihennäherung auch Interpretationsmöglichkeiten hinsichtlich der inneren Biegearbeit Wi des verformten linear-elastischen Kreisringes. Unter Verwendung des Reihenansatzes (Formel 2.7.4) kann diese nach [Bosse97] berechnet werden zu:

(Formel: Biegearbeit unter Verwendung des Reihenansatzes nach Bosseler)

Aus Formel 2.7.5 wird deutlich, daß mit wachsendem …

(Bild: Darstellung der signifikanten Amplituden und zugehörigen Phasenwinkel [Bosse97])
(Bild: Darstellung der signifikanten Amplituden und zugehörigen Phasenwinkel der Hauptachsen [Bosse97])

Neben der Analyse einzelner Meßquerschnitte ist auch eine Beurteilung des Verlaufes der einzelnen Amplituden und Phasenwinkel über die Haltungslänge von Interesse. Hierzu können diese Parameter in Abhängigkeit der Trassenlänge aufgetragen und zwischen …

Dünnwandige Rohre versagen unter Biegung durch Beulen [Seide61] [Axelr83b] , wie auch in Versuchen bestätigt wurde [Spenc79] [Brazi27] .

Eine theoretische Einführung und Literaturübersicht gibt [Axelr80] .

Im Zustand der Vorbeulverformung tritt zusätzlich eine nicht zu vernachlässigende Verformung des Rohrquerschnittes (Ovalisierung) in Verbindung mit der elastischen Verkrümmung auf. Diese nichtlineare Biegung von Rohren - das sog. Brazier-Problem […

Wie im Abschnitt 2.7.1 bereits dargestellt wurde, existieren gegenwärtig für biegeweiche Rohre nur sehr oberflächliche Vorschläge zur Klassifizierung von Verformungen, welche sich i. a. auf den Kennwert δv der Vertikalverformung beschränken und größere als die in der Bemessung angesetzten Verformungen generell als Schaden bewerten (z. B. [ATVA149] ).

Im Abschnitt 2.7.4 wurden ausführlich die damit verbundenen möglichen Formen der Fehleinschätzung …

Die Schadensart "Risse" tritt überwiegend bei biegesteifen Rohren auf, wobei man zwischen drei Hauptrißformen unterscheidet, welche die Vorstufen für den Rohrbruch und schließlich für den Einsturz eines Kanals bilden können [ATVM143-2:1999] :

  • Längsrisse
  • Querrisse
  • Risse von einem Punkt ausgehend (in manchen Fällen mit Scherbenbildung).

Rißursache und Rißart stehen in einem engen Zusammenhang, wobei die Form eines Risses, seine Abmessungen und …

Von den angeführten Hauptrißformen kommen bei biegesteifen Rohren Längsrisse am häufigsten vor (Bild 2.8.1.1) .

(Bild: Längsrisse in den Viertelspunkten eines Kanals [FI-IfK]) (Bild: Längsrisse bei biegesteifen Rohren in Anlehnung an [Young84] [Bild: S&P GmbH])

In den meisten Fällen treten diese in den Viertelspunkten der Rohre auf (Bild 2.8.1.1) .

Die Scheitel- und Sohlenrisse öffnen sich auf der Innenseite; die Kämpferrisse auf der Außenseite …

Neben den oben angeführten Schadensursachen entstehen Längsrisse speziell durch [ATVM143-2:1999] :

  • Linienlagerung
  • Als Folge von Undichtigkeiten, Lageabweichungen, mechanischem Verschleiß, Korrosion oder Verformung.

Bei biegesteifen Rohren treten Längsrisse durch Überschreitung der Ringbiegezugfestigkeit z.B. bei Linienlagerung auf.

Zusätzlich können sie durch Lageabweichungen infolge Veränderung der Bettung durch Undichtigkeiten oder Bodenbewegungen

Querrisse verlaufen meist über den gesamten Rohrumfang (Bild 2.8.2.1) (Bild 2.8.2.1) .

(Bild: Querriss über den gesamten Rohrumfang [FI-KMG]) (Bild: Querriß über den gesamten Rohrumfang [FI-IfK]) (Bild: Bildung von Querrissen durch falsche Auflagerung des Rohres in Anlehnung an [Brenn76] [Bild: S&P GmbH])

Prädestinierte Stellen sind die Rohrmitte (Bild 2.8.2.1) , die Rohrverbindung oder Einbindungen in Schächte oder Bauwerke bzw. Übergänge zu …

Querrisse entstehen durch Überschreitung der zulässigen Längsbiegezugfestigkeit, der Zugspannungen in Längsrichtung oder der Scherfestigkeit des Rohres.

Neben den oben aufgeführten Schadensursachen entstehen Querrisse speziell durch [ATVM143-2:1999] :

  • Unzulässige Einwirkung von Einzellasten (Punktlagerung, Reiten der Muffe, Steine in der Leitungszone)
  • Nicht gelenkig ausgebildetem Bauwerksanschluß
  • Als Folge von Undichtigkeiten, Lageabweichungen, mechanischem …

Neben den Längs- und Querrissen, die einen relativ eindeutigen Rißverlauf aufweisen, gibt es in Kanälen Risse, die entweder von einem Punkt ausgehend, strahlenförmig verlaufen (Bild 2.8.3.1) oder solche mit einem völlig unregelmäßigen Verlauf (Bild 2.8.3.1) (Bild 2.8.3.1) .

(Bild: Risse von einem Punkt ausgehend in Anlehnung an [Young84] [Bild: S&P GmbH]) (Bild: Scherbenbildung in einem Steinzeugrohr; Scherben sind noch im Rohrverband [FI-IfK])…

Die wesentlichsten Ursachen, die zu Rissen von einem Punkt ausgehend bzw. zur Scherbenbildung führen können, sind neben den oben angeführten noch folgende:

  • Unzulässige Einwirkung von Einzellasten (Punktlagerung, Reiten der Muffe, Steine in der Leitungszone)
  • Falsche Einbindung des Anschlußkanales durch Aufstemmen des Kanals
  • Extremer Wurzeleinwuchs (Abschnitt 2.3.2.3) .

Als Rohrbruch wird das Fehlen einzelner mehr oder weniger großer Stücke der Rohrwandung bezeichnet (Bild 2.8.4.1) (Bild 2.8.4.1) (Bild 2.8.4.1) (Bild 2.8.4.1) .

(Bild: Rohrbruch - Fehlen eines Rohrwandungsstückes [FI-IfK]) (Bild: Rohrbruch - Fehlen einer größeren Scherbe [FI-IfK])
(Bild: Rohrbruch - Fehlen einer größeren Scherbe [FI-IfK]) (Bild: Rohrbruch - Fehlen mehrerer Scherben [FI-KMG])

Ein Rohrbruch wird ausgelöst durch eine zusätzliche Störung oder veränderte innere bzw. äußere Belastung eines bereits durch Riß- oder Scherbenbildungen beschädigten Rohres. Er tritt weiterhin nach [ATVM143-1:1989] als Folge von Undichtigkeiten, mechanischem Verschleiß, Korrosion und Rissen auf.

Einsturz:
Unter Einsturz versteht man den vollständigen Verlust der Tragfähigkeit verbunden mit einem Zusammenbruch des jeweiligen Bauteiles (Bild 2.8.5.1) (Bild 2.8.5.1) (Bild 2.8.5.1) .

(Bild: Einsturz - Betonkanal [FI-KMG]) (Bild: Einsturz - Betonkanal [FI-IfK]) (Bild: Einsturz - Steinzeugkanal [FI-IfK])

Ein Einsturz ist die letzte und folgenschwerste Phase in der zeitlichen Entwicklung folgender Schäden:

  • Undichtigkeiten (Abschnitt 2.2.1)
  • Mechanischer Verschleiß (Abschnitt 2.5)
  • Korrosion (Abschnitt 2.6.1)
  • Verformung (Abschnitt 2.7.1)
  • Risse und Rohrbruch (Abschnitt 2.8) .

Die Schadensfolgen beim Auftreten von Rissen in Kanälen werden im wesentlichen beeinflußt von

  • Rißform (Längs-, Querriß, Riß von einem Punkt ausgehend bzw. Scherbenbildung)
  • Rißtiefe (oberflächlich oder durch die Bauteilwand gehend)
  • Rißbreite
  • Rohrwerkstoff (bewehrt oder unbewehrt)
  • Lage des Risses (im oder über dem wasserführenden Bereich) - Lage der Leitung (im oder über dem Grundwasser)
  • Zustand der Bettung (gut verdichtet, aufgelockert oder Hohlräume).

In Kanalisationen sowie in Bauwerken der Ortsentwässerung können, wie die vorangegangenen Ausführungen gezeigt haben, eine Vielzahl von Schäden aufgrund unterschiedlichster Ursachen auftreten. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Schadensfolgen im wesentlichen vom Schadensumfang, dem jeweiligen Rohrwerkstoff und den örtlichen Randbedingungen bestimmt werden.

Einen zusammenfassenden Überblick über die Hauptschadensgruppen, ihre Ursachen und Folgen …

Wartung:
Nach [ATVM143-1:1989] wird der Begriff der Wartung definiert als: Maßnahmen zur Bewahrung des Sollzustandes.

Sollzustand:
Unter Sollzustand versteht man den für den jeweiligen Fall festgelegten (geforderten) Zustand einer Anlage, eines Bauwerkes oder einzelner Teile (Abschnitt 2.1) (Abschnitt 5.1).

Die Wartung ist eng mit den beiden anderen Hauptmaßnahmegruppen der Instandhaltung, d.h. der Inspektion und der Sanierung, verbunden. Diese …