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Wichtig:

Welche Funktions- und Maßanforderungen sind bei der Auswahl geeigneter Rohre zu berücksichtigen?

  • Maße von Rohren und Formstücken: In den Produktnormen sind Angaben zu Nennweiten, Durchmessern und Toleranzen, Geradheit, Rechtwinkligkeit der Stirnflächen, Baulänge, Sohlengleichheit zu machen.
  • Wandrauheit: Innenwände von Rohren müssen frei von sichtbaren Fehlern sein, die ihre hydraulische Leistungsfähigkeit nachteilig beeinflussen können.…

Wichtig:

  • Belastbarkeit und Steifigkeit: Für Rohre sind in Abhängigkeit von Einbauart, Nutzung und Werkstoff zur rechnerischen Erfassung ihres charakteristischen mechanischen Verhaltens insbesondere die folgenden Kennwerte erforderlich: Elastizitätsmodul, Wichte, Zugfestigkeit, Streckgrenze, Druckfestigkeit, Ringbiegezugfestigkeit, Längsdruckfestigkeit und Schwingbreite.
  • Temperaturverhalten: Rohre und Rohrverbindungen mit Nennweiten bis zu DN/ID …

Seit Mitte des 19. Jahrhunderts werden in Europa planmäßig Kanalisationen errichtet. Bei der Herstellung der Kanäle baute man zunächst auf den hohen Wissensstand der Römer auf, die große Kanäle gemauert hatten (Bild u. r.) und für kleine Nennweiten häufig Tonrohre verwendeten, die an einem Ende konisch ausliefen, sodass die Rohre ineinander gesteckt und damit verbunden werden konnten.

Über ein Jahrhundert hindurch wurden die begehbaren Kanäle zunächst …

Bei den in Kanalisationen eingesetzten Werkstoffarten wird zwischen metallischen, organischen, nichtmetallisch-anorganischen und Mehrkomponentenwerkstoffen unterschieden. Letztere werden wiederum in Verbundwerkstoffe, bewehrte Werkstoffe und verstärkte Werkstoffe unterteilt.

(Bild: Werkstoffe der Abwasserleitungen)

Der überwiegende Teil der Kanalisationen besteht jedoch aus vorgefertigten Rohren unterschiedlicher Werkstoffe, insbesondere aus Beton und Stahlbeton oder Steinzeug. Rohre aus Kunststoff und Asbestzement werden seit ca. 1930, Rohre aus duktilem Guss seit der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts, aus Faserzement seit ca. 1990 und aus Polymerbeton seit den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts zur Ableitung von Abwasser eingesetzt .

Die im Rahmen einer DWA-Umfrage …

Bei Rohren unterscheidet man in Abhängigkeit vom Rohrwerkstoff zwischen biegeweichen (PVC, PE, PP, duktiler Guss, GFK etc.) und biegesteifen (Kanalklinker, Steinzeug, Beton, Polymerbeton etc.) Rohren.

(Bild: Umlagerung der Bodenspannungen bei einem biegeweichen Rohr und breiten Graben)
(Bild: Umlagerung der Bodenspannungen bei einem biegesteifen Rohr und breiten Graben)

Biegesteife Rohre verformen sich nur unwesentlich. Da das Rohr steifer ist als der Boden, konzentrieren sich die Lasten auf das Rohr, d. h. der seitliche Boden wird entlastet.

(Bild: Umlagerung der Bodenspannungen bei einem biegesteifen Rohr und breiten Graben)

Gemauerte Kanäle aus Bruchsteinen oder Werksteinen (d. h. behauenen Bruchsteinen) zählen in Deutschland gegenüber z. B. Frankreich und Italien zu den Ausnahmen. Zu den bekannten Beispielen der Werksteinkanäle gehören die im 19. und 20. Jahrhundert in Dresden erbauten Kanäle aus Sandstein. Sie wurden zur Erzielung der Wasserdichtheit und zum Ausgleich unebener Stellen mit einem bis zum Kämpfer reichenden Zementputz versehen. Das Deckgewölbe kleinerer …

Kanäle aus Kanalklinkern wurden in unterschiedlichen Querschnittsformen ausgeführt und in Ringen mit möglichst unmittelbarem Anschluss an den gewachsenen Boden im Auflagerbereich gemauert.

(Bild: Noch im Betrieb befindliche gemauerte Kanäle aus dem 19. Jahrhundert in Manchester [Read81]) (Bild: Begehbarer, gemauerter Kanal) (Bild: Herstellung gemauerter Kanäle im 19. und 20. Jahrhundert)

Für den Fall, dass auch im unteren Bereich der Baugrube eine Aussteifung erforderlich war, wurden zur Schaffung fester Widerlager für die Deckengewölbe und zur Vermeidung von Biegebeanspruchungen die Zwickel zwischen Baugrubenwand und Kanal mit Mauerwerk oder Beton ausgefüllt bzw. im Abstand von 1 m bis 1,5 m jeweils 0,25 m dicke Pfeiler aus Mauerwerk hergestellt.

(Bild: Herstellung gemauerter Kanäle [Frühl10] - Bettung im gewachsenen Boden) (Bild: …

  • Aushub und Verbau der Baugrube (ggf. Einrichten der GW-Haltung)
  • Einmessen und Abstecken der Sohlhöhe und der Kanalachse
  • Verlegen der Sohlsteine (ggf. mit zuvor erstelltem Fundament)
  • Aufstellen der Lehrbögen und Einschalung des Gewölbes; Herstellung des MW-Gewölbes
  • Verfüllung der Baugrube
  • Abbau der Lehrbögen
(Bild: Beispiel für die GW-Haltung durch Verlegung einer Längsdränage [Hahn28]) (Bild: MW-Kanal mit Sohlstein und Sandhinterfüllung) (Bild: …

Die Wanddicke von gemauerten Kanälen steht in direkter Abhängigkeit zur Breite des jeweiligen Kanals.

(Tabelle: Wanddicken von Mauerwerkskanälen in Abhängigkeit der Breite des Kanals in Anlehnung an [Braub25])
(Bild: Wanddicke in Abhängigkeit der Breite des Kanals)

Bei den Klinkern unterscheidet die DIN 4051 zwischen:

  • Allseitig rechteckige Kanalklinker - Form K
  • Kanalkeilklinker
  • Kanalschachtklinker C
  • Sonderformate (SF) (Rundfaserklinker, Schachtsohlklinker)

(Tabelle: Kurzzeichen, Nennmaße und Grenzabmaße für Kanalklinker und Klinkerriemchen [DIN4051b])

(Tabelle: Kurzzeichen, Nennmaße und Grenzabmaße für Kanalkeilklinker in Anlehnung an [DIN4051b])

Video: Steinzeug-Keramo – Produktion Steinzeugrohre [FI-Keram]

(Video: Herstellung eines Steinzeugrohres – Rohrfertiger )

(Video: Herstellung eines Steinzeugrohres – Rohrfertiger)

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.

(Bild: Schematische Darstellung der Anordnung der Kettenmoleküle in …

Für Kunststoffrohre kommen Thermoplaste (auch Plastomere genannt) zur Anwendung. Thermoplaste verformen sich in einem bestimmten Temperaturbereich (thermo-plastisch). Dieser Vorgang ist reversibel, und kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig wiederholt werden.

Diese thermo-plastische Eigenschaft unterscheidet Thermoplaste von den Duroplasten und Elastomeren. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal ist die …

Thermoplaste sind aus wenig oder nicht verzweigten (also linearen) Kohlenstoffketten aufgebaut, die nur durch schwache physikalische Bindungen miteinander verbunden sind. Diese Bindungskräfte sind wirksamer, wenn die Ketten parallel ausgerichtet sind. Solche Bereiche nennt man kristallin (rote Kreise, Bild unten), im Gegensatz zu amorphen (ungeordneten) Bereichen, in denen die Makromoleküle verknäult vorliegen [Wiki13].

(Bild: Schematische Darstellung …

(Bild: Kristallinität von Polyethylen in Anlehnung an [Bos00] [Jürge05])

Je kristalliner ein Stoff ist, desto härter ist er, allerdings wird er mit zunehmender Kristallinität auch spröder. Je kürzer die Hauptmolekülketten und je geringer die Verzweigung, desto höher ist die Kristallinität!

Zunehmende Dichte bzw. Kristallinität erzeugt eine höhere Zugfestigkeit, Steifigkeit sowie Chemikalienbeständigkeit, allerdings auch eine Abnahme der Schlagzähigkeit.

Duroplaste, korrekt auch als Duromere benannt, können einmal schmelzen und Form annehmen; nachdem sie erstarrt sind, bleiben sie fest. Der Aushärtungsprozess kann durch Wärme ausgelöst werden, im Allgemeinen findet oberhalb von 200 °C eine chemische Reaktion statt, die irreversibel ist.

(Bild: Aufheiz- und Abkühlzyklus von Duroplast) (Bild: Eigenschaften von Duroplasten)

Der Ersteinsatz von Abwasserrohren aus Kunststoff fand in den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts statt. Heute erstreckt sich ihr Einsatzbereich nicht nur auf die Neuverlegung, sondern insbesondere auch auf die Renovierung von Abwasserleitungen und -kanälen. Man unterscheidet neben der Kunststoffart folgende Konstruktionsprinzipien [[KRV00]]:

(Bild: Kunststoffrohr mit profilierter Wandung)

  • Vollwandrohrsysteme
  • Systeme mit profilierter Wandung und …

Bei den Vollwandrohrsystemen unterscheidet man in:

  • Extrudierte Einschichtsysteme aus PVC-U
  • Extrudierte Einschichtsysteme aus PE-HD
  • Extrudierte Einschichtsysteme aus PP
  • Extrudierte Einschichtsysteme aus PP-MD
  • Extrudierte Zweischichtsysteme mit heller, gut inspizierbarer Innenschicht aus PE-HD
  • Extrudierte Mehrschichtsysteme mit mechanischen Schutzeigenschaften aus PE (PE 100)