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Die Kraft F zum Ziehen eines Rohrstranges mit Steigung oder Gefälle (Bild 5.3.2.6.3.1.1.1) ergibt sich aus der Gleichung: (Formel: Berechnung der Zugkraft zum Ziehen eines Rohrstrangs) (Bild: Zugkraft F und Neigungswinkel in Anlehnung an [Koch85] [FI-Hoech] [Bild: S&P GmbH]) Die Zugkraft F ruft im Rohr mit dem Querschnitt A die Zugspannung σZ hervor (Bild 5.3.2.6.3.1.1.1) , die kleiner als die zulässige Zugspannung σZ,zul sein muß. (Formel: Zugspannung) |
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Beim Einziehen in gekrümmte Leitungen darf die Summe der beim Ziehen und Biegen auftretenden Einzeldehnungen die zulässige Gesamtdehnung von 3 bis 4 % nicht überschreiten. Läßt man beim Ziehen eine Dehnung von 2 % zu, so beträgt die zulässige Dehnung durch das Biegen im Bereich der Krümmungen noch etwa 1 bis 2 %. (Formel: Zulässige Dehnung) Als Kriterien für die Bestimmung der zulässigen Biegeradien sind einmal bei kleinem Verhältnis von Rohrwanddicke … |
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16.02.2011 Die oben ermittelten Zugkräfte müssen kleiner als die in Tabelle 5.3.2.6.3.1.2 angegebenen zulässigen Kräfte sein. (Tabelle: Zulässige Zugkräfte für PE-HD-Rohre nach DIN 8074 bzw. DIN 8075 und Rohre aus PP-Copolymer nach DIN 8077 bzw. DIN 8078 Teil 2 bei 20° C (bei 40° C sind die Werte mit dem Faktor 0,6 zu multiplizieren) (Hoechst AG)) |
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(Bild: Zugkopf mit Bolzenverbindung in Anlehnung an [FI-Hoech] [Koch85] [Bild: S&P GmbH]) Die zulässigen Zugkräfte werden nicht nur durch die Zugspannung im Rohr, sondern auch durch die im Bereich des Zugkopfes auftretenden Spannungen begrenzt. Je nach Konstruktion des Zugkopfes werden die Kräfte auf das Rohr über eine Schweißverbindung (bei angeschweißtem Einziehkonus), eine Flanschverbindung mit Vorschweißbund oder eine Bolzenverbindung übertragen |
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16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Statische Berechnung von Auskleidungen, die im Rohrstrangverfahren eingebracht werden Beanspruchung der Rohre während der Ringraumverfüllung |
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16.02.2011 Bei der Verfüllung des Ringraumes zwischen altem Rohr und eingezogenem PE-HD-Rohr mit einem Dämmer vom spezifischen Gewicht γD > γR (γR = spezifisches Gewicht des Rohres) wird das ungefüllte PE-HD-Rohr durch die Kraft Fv(Formel 5.3.2.6.3.2.1) beansprucht (Bild 5.3.2.6.3.2.1). (Formel: Beanspruchung des PE-HD-Rohres durch die Ringraumverfüllung) (Bild: Auftriebskraft Fv in Anlehnung an [FI-Hoech] [Koch85] [Bild: S&P GmbH]) Für ein wassergefülltes Rohr … |
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16.02.2011 Beim Verfüllen des Ringraumes wirkt auf das Rohr ein hydrostatischer Druck Ph(Bild 5.3.2.6.3.2.2) . Dieser Druck darf nicht größer sein als der zulässige Beuldruck P k,zul des Rohres, um Schäden zu vermeiden (Bild 5.3.2.6.3.2.2) [WRC83] . Bild 5.3.2.6.3.2.2 können für Rohre aus PE-HD und PP-Copolymer die Beuldrücke p K in Abhängigkeit von der Zeit für verschiedene Rohrreihen bzw. Druckklassen bei 20° C entnommen werden. Bei höheren Temperaturen … |
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Neben den im Abschnitt 5.3.2.6.1 vorgestellten allgemeinen Nachweisverfahren sind aufgrund von weiteren Beanspruchungen noch andere Nachweise zu führen, die in einer Berechnung von Auskleidungen berücksichtigt werden. |
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16.02.2011 Wird die eingezogene Rohrleitung ohne Ringraumverfüllung als Druckleitung genutzt, ist das Rohr einschließlich Verbindung und Formstücke so zu dimensionieren, daß es den Innendruck während der gewünschten Betriebsdauer - im kommunalen Bereich mindestens 50 Jahre - sicher aufnehmen kann. Dies gilt auch für den Fall, daß der Ringraum verfüllt wird und der Dämmer einschließlich der alten Rohrleitung den Innendruck jedoch nicht aufnehmen kann. Die eingezogenen … |
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16.02.2011
(Bild: Belastung durch den hydrostatischen Druck [FI-Hoech] [Koch85])
Liegen die zu sanierenden Rohrleitungen im Grundwasserbereich wird bei undichten bzw. wasserdurchlässigen Rohren der Kunststoffinliner durch die Grundwassersäule über dem Rohrkämpfer belastet (Bild 5.3.2.6.4.2) . Für unverdämmte, drucklos betriebene PE-HD-Rohre ohne seitliche Stützwirkung gelten dann z.B. die in Versuchen ermittelten Beuldrücke pk nach Bild 5.3.2.6.3.2.2 . Andere … |
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16.02.2011 Ist das zu sanierende Rohr-Boden-System allein nicht tragfähig, so ist für das Kunststoffrohr eine statische Berechnung durchzuführen. In der Bundesrepublik Deutschland erfolgt die statische Berechnung für Entwässerungskanäle und -leitungen nach ATV-A 127 [ATVA127:1997] , wobei für Kunststoffrohre nach 50 Jahren Betriebsdauer eine zulässige Verformung von 6 % zugrundegelegt wird. Bei einem nach dem Relining-Verfahren verlegten Rohr werden der umgebende … |
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16.02.2011 Der Längenausdehnungskoeffizient von PE-HD- und PP-Rohren beträgt etwa 0,17 mm/(m·K). Ist ein Kunststoffrohr zwischen zwei Punkten fixiert, so tritt aufgrund der behinderten Wärmedehnung bei Erwärmung eine Druck-, bei Abkühlung eine Zugspannung auf. In dem untersuchten Temperaturbereich von - 40° C bis + 20° C wurde beim Abkühlen von PE-HD eine Zugspannung von max. 9,3 N/mm2, beim Erwärmen eine Druckspannung von max. 5,8 N/mm2 gemessen. Diese Spannungen, … |
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16.02.2011 Im Fall I (Bild 5.3.2.6.4.2) bildet der Innendruck für biegesteife Rohre in der Regel den maßgebenden Belastungszustand, wobei eine mittragende Wirkung des Dämmers bzw. der alten Rohrleitung aus Sicherheitsbetrachtungen nicht angesetzt wird. Bei gegebenem Innendurchmesser di und Innendruck pi gilt für die Berechnung der Wanddicke mit einer konstant angenommenen Spannungsverteilung, d.h. unter Vernachlässigung einer Dickwandigkeit: (Formel: Berechnung … |
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Die Renovierung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung kann, wie bei den Kanälen, durch Beschichtung (Abschnitt 5.3.1) oder Auskleidung in Form vorgefertigter, örtlich hergestellter sowie örtlich hergestellter und erhärtender Rohre, aber auch durch Auskleidung mit vorgefertigten Bauteilen und mit Ortslaminaten durchgeführt werden. Alle Methoden außer dem Kurzrohrrelining erlauben auch die Auskleidung von Schächten und Bauwerken … |
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16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Renovierung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung
(Bild: Schachtauskleidung mit vorgefertigtem GFK-Rohr [NASSCO85a])
Zur Schachtauskleidung mit vorgefertigten Rohren (Abschnitt 5.3.2.2.2) werden i.a. Rohre aus Kunststoffen (Abschnitt 1.7.4) , Polymerbeton (Abschnitt 1.7.8) , Faserzement (Abschnitt 1.7.9) oder Beton- und Stahlbeton mit integriertem Korrosionsschutz (Abschnitt 1.7.7.3) verwendet. Der Ablauf einer solchen Sanierungsmaßnahme gestaltet sich wie folgt (Bild 5.3.3.1) [NASSCO85a] :
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16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Renovierung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung Diese Verfahrensgruppe, im vorliegenden Anwendungsfall vertreten durch das Flap-Loc-Verfahren, basiert auf den im Abschnitt 5.3.2.3 erläuterten Wickelrohrverfahren [FI-Preus] [FI-RIBLOa] . Nach dem Entfernen der Steigeisen, bündigen Abschneiden vorstehender Einläufe, Verschließen der Zuläufe durch Absperrblasen und Reinigen des gesamten Schachtes wird das über eine Umfangslänge des Schachtes auslaufend angeschnittene, 140 oder 280 mm breite Stegprofil (… |
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16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Renovierung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung Örtlich hergestellte und erhärtende Auskleidungen basieren auf den im Abschnitt 5.3.2.4.1 erläuterten Schlauchverfahren. Eine diesbezügliche Spezialentwicklung für die Auskleidung von Schächten stellt das in den USA entwickelte "Poly-Triplex Liner System" dar (Pat.-Nr. 5.265.981, 5.940.744) [Haywa96] [FI-SunCo] . Bei diesem Verfahren wird ein nach den Dimensionen des zu sanierenden Schachtes konfektionierter Mehrlageninlinerschlauch mit Epoxidharztränkung … |
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16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Renovierung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung Die für Vollauskleidungen von Kanälen eingesetzten Montageverfahren (Abschnitt 5.3.2.5) sind prinzipiell auch auf die Auskleidung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung übertragbar (Bild 5.3.3.4) (Bild 5.3.3.4) [ATVM143-4b] [Zegwa] .
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Zu dieser Verfahrensgruppe gehört z.B. das Permaform Manhole System [FI-Insit] [Wade91] [Haywa96] . Die Verankerung der nichtselbsttragenden Auskleidung erfolgt über T-Stege in einem 50 bis 75 mm dicken Tragquerschnitt aus Ortbeton. Innerhalb des Einsteigschachtes wird eine Systemstahlschalung gesetzt (Bild 5.3.3.4.1) , welche die Stützung der Korrosionsschutzschicht und des eingebrachten Betons übernimmt. Spezialschalungselemente erlauben die … |
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(Bild: Auskleidung eines Schachtes mit GF-UP-Platten [Siebe83])
Die für diesen Anwendungsfall eingesetzten GFK-Segmente sind 1,0 bis 1,5 m breit, bis 4,0 m lang und 5 mm dick. Obwohl sie geschnitten werden können, gilt für die wirtschaftliche und problemlose Verarbeitung das gleiche wie bei den PVC-U-Stegplatten. Auch hier sollten möglichst große, regelmäßige Flächen vorhanden sein (Bild 5.3.3.4.2) . Um die GFK-Segment-Auskleidung nicht auf Wasserdruck … |
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16.02.2011 Instandhaltung von Kanalisationen Renovierung von Einsteigschächten und Bauwerken der Ortsentwässerung Unter Ortslaminaten ist nach ATV-M 143 Teil 4 [ATVM143-4b] die Auskleidung mit faserverstärkten Harzmassen zu verstehen, wobei großflächige Ortslaminate Sonderfälle darstellen. Sie sind selbsttragend zu dimensionieren und mit Befestigungselementen zu verbinden. Ein Haftverbund mit dem Untergrund ist rechnerisch nicht anzusetzen. Kanalatmosphäre und feuchte Untergründe erschweren eine technisch einwandfreie Ausführung. Der Arbeitsablauf der Auskleidung … |
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(Bild: Übersicht über die Erneuerungsverfahren)
Unter Erneuerung versteht man nach DIN EN 752-5 [DINEN752-5:1997] die Herstellung neuer Abwasserleitungen und -kanäle in der bisherigen oder einer anderen Linienführung, wobei die neuen Anlagen die Funktion der ursprünglichen Abwasserleitungen und -kanäle einbeziehen. Die Erneuerung erfolgt immer mindestens haltungsweise in (Bild 5.4) :
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Die Erneuerung defekter Kanäle in der bisherigen Linienführung in offener Bauweise ist grundsätzlich vergleichbar mit einem entsprechenden Kanalneubau. Dieser ist, wie bereits im Abschnitt 5.4 erwähnt, Stand der Technik und wird hier als bekannt vorausgesetzt, so daß nachfolgend nur auf einige Besonderheiten im vorliegenden Anwendungsfall eingegangen wird. Grundvoraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist die Kenntnis der genauen Lage … |
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Die halboffene Bauweise, auch halboffener Rohrvortrieb genannt, ist dadurch charakterisiert, daß die neue, begehbare Leitung, wie beim hydraulischen Rohrvortrieb (Abschnitt 5.4.3.3) , von einer Startbaugrube aus bis zur Zielbaugrube vorgepreßt wird. Der Abbau des Bodens und des außer Betrieb gesetzten Altkanals erfolgen im Schutze eines im Scheitel offenen Schneidschuhs von der Geländeoberfläche aus mit Hilfe eines Greifers oder Baggers. Hierfür … |
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Bei der Erneuerung in gleicher Linienführung in geschlossener Bauweise erfolgt das Überfahren und Auswechseln des Altkanals unterirdisch, d.h. ohne Herstellung eines offenen Grabens. Dabei werden im wesentlichen folgende Verfahren eingesetzt:
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