3R Die beschlossene Wende (Vorschau)

1. Schubbruch
2. und 3. Schubbruch
p E
= vertikale Bodenspannung (einschließlich der Bodenspannung
p T
infolge Verkehrslasten).
Die erforderlichen Wanddicken unter Berücksichtigung des
nichtlinearen Bodenmodells sind in Bild 7 wiedergegeben. Bei
Anwendung eines elastischen Bodengesetzes wäre eine
Liner wanddicke von t L
= 3 mm auch für Überdeckungen von
h = 0,5 m ausreichend, jedoch würde in diesen Fällen die Bodenstützung
q h
+ q h
* den passiven Erddruck max q h
in Gl. (3)
überschreiten (z. B. h = 0,5 m, E 2
= 8 N/mm²: 140 kN/m² >>
30 kN/m² = max q h
).
KENNWERTE FÜR DEN LINERWERKSTOFF
Die wesentlichen Kennwerte eines Linerproduktes sind der
E-Modul E L
und die Biegezugfestigkeit s f,B
. Beide Parameter
müssen für Langzeitbedingungen ermittelt werden. Die Faktoren
zur Reduktion von E L
für Kriecheffekte von Kunststoffen
A 1E
und zur Reduktion der Langzeitfestigkeit A 1s
sind nicht
gleich und müssen durch unterschiedliche Testverfahren ermittelt
werden (Gumbel, 2009; Osterhues, 2010). Bei der
Linerbemessung beeinflusst E L
das Stabilitätsversagen während
s f,B
für das Bruchverhalten des Liners ausschlaggebend
ist. Aus diesem Grund wird bei einem PE-Liner eher das Stabilitätsversagen
und bei einem Mörtelliner eher das Versagen
durch Bruch maßgebend. Bei vor Ort härtenden Schlauchlinern
können abhängig von Art und Größe der Imperfektionen
und anderer Parameter beide Versagensarten auftreten.
Bild 8 zeigt drei verschiedene Brucharten, die in derselben
GFK-Probe DN 300 beobachtet wurden, daher ist die
Kenntnis der Scherfestigkeit t M
ebenfalls für die Bemessung
von Bedeutung.
Bild 9 zeigt die Dauer von 16 Scheiteldruckversuchen bis
zum Versagen, die mit 100 %, 90 %, 80 % und 75 % der Kurzzeitlast
belastet wurden. Die maximale Zeit bis zum Versagen
der Liner betrug 48 Stunden, daher ist eine Extrapolation auf
maximal 1000 Stunden möglich. Um zuverlässige Festigkeitskennwerte
über 50 Jahre zu erhalten, sind Versuche bis
10.000 h geplant.
Bild 10: Last-Verschiebungskurve eines Dreipunkt-Biegeversuchs
am kurzen Balken
In Bild 10 wird die typische Kurve eines Biegeversuchs am
kurzen Balken nach DIN EN ISO 14130 gezeigt. Nach einem
Schubruch in der Mitte der Wanddicke entstehen zwei weitere
Brüche, die den Balken in vier dünne Balken teilen, s. Bild
8. Aus diesen Tests kann die scheinbare interlaminare Schubfestigkeit
hergeleitet werden:
t M
= 1,5 ⋅ V / (t L
× b) (4)
mit
V = F/2 und b = Breite des Versuchskörpers.
ABWEICHUNGEN VON DER LINERQUALITÄT
Wenn nach der Installation der Liner bei der Abnahme Imperfektionen
wie z. B. Falten, über den Umfang unterschiedliche
Wanddicken oder Abweichungen des E-Moduls festgestellt
werden, sind häufig Mängelansprüche die Folge. Dreidimensionale
Berechnungen mit dem Finite Element Programm
ABAQUS (Bild 11) zeigen, dass durch eine in axialer
Bild 11: Umfangsspannungen
s j
(S22) bei begrenzter
Faltenlänge
L f
= 4×DN
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