3R Grabenloser Leitungsbau (Vorschau)

ABWASSERENTSORGUNG FACHBERICHT
Der Zusammenhang zwischen den Verzerrungen und den
Spannungen ist für isotrope und orthotrope Rohrwerkstoffe
gegeben durch folgende Gleichungen, wobei sich das
orthotrope Werkstoffverhalten auf geschleuderte GFK-
Vortriebsrohre bezieht.
1 μ
= n n
(8)
x x
E s E s
x
μx 1
= nx
+ n
(9)
E s E s
x
1
x
= nx
Gx
s
(10)
Den weiteren Betrachtungen werden folgende Belastungen
auf die Vortriebsrohre, gemäß Bild 5 zugrunde gelegt,
dabei bedeuten:
P zentrische oder exzentrische Axialdruckkraft
zufolge Vorpressung der Rohre
p a
radial auf die äußere Rohroberfläche wirkender
Außendruck zufolge der Stützflüssigkeit
e Exzentrizität der Axialdruckkraft zufolge der
exzentrischen Vorpressung der Rohre
d m
mittlerer Durchmesser des Vortriebsrohres
r = d m
/2 mittlerer Radius des Vortriebsrohres
s Wanddicke des Vortriebsrohres
Da die Ableitung der Gleichungen für die verschiedenen
Kontaktbedingungen zwischen den benachbarten Vortriebsrohren
– mit Spalt und ohne Spalt – sehr umfangreich
ist wird auf eine detaillierte Beschreibung der Gleichungen
hier verzichtet. Die Ergebnisse der detaillierten Berechnungen
werden jedoch im folgenden Abschnitt dargelegt. Für
die Berechnungen des Strukturverhaltens der Rohre wird
ein direkter Kontakt zwischen den benachbarten Rohren
angenommen, ohne eine elastische Zwischenlage oder
einen Holzzwischenring.
Strukturverhalten von Vortriebsrohren beim
kurvengängigen Rohrvortrieb
Zusätzlich zur Standarddimensionierung von Vortriebsrohren
nach den Regeln der Technik sind im Folgenden die
Ergebnisse von Untersuchungen für Vortriebsrohre
bei zentrischem und exzentrischem Vortrieb
für verschiedene Rohrwerkstoffe angegeben. Für
die Berechnungen wurden nur die Vortriebsbelastungen
in axialer Richtung an der Rohrstirnfläche
berücksichtigt.
Betrachtungen ist die Exzentrizität „e“ des Lastangriffes
der resultierenden Vortriebskraft im Zuge des Vortriebsvorganges,
wobei grundsätzlich folgende Bereiche zu unterscheiden
sind:
e = 0
zentrische Pressung, resultierende Vortriebskraft
greift in der Rohrachse an
0 < e ≤ d m
/4 exzentrische Pressung, wobei die resultierende
Vortriebskraft im Bereich zwischen
0 < e ≤ d m
/4 angreift, die Druckverteilung
an der Stirnfläche der Rohre erfolgt trapezförmig,
es tritt kein Klaffen zwischen den
Stirnflächen benachbarter Vortriebsrohre auf
e = d m
/4
exzentrische Pressung, wobei die resultierende
Vortriebskraft bei e = d m
/4 angreift;
die Druckverteilung zwischen benachbarten
Stirnflächen entspricht einer Dreiecksverteilung
über den Rohrumfang, es tritt gerade
noch kein Klaffen zwischen den Stirnflächen
benachbarter Vortriebsrohre auf
d m
/4 < e ≤ d m
/2 exzentrische Pressung, die Exzentrizität der
resultierenden Vortriebskraft liegt im Bereich
d m
/4 < e ≤ d m
/2 , es liegt eine dreiecksförmige
Druckverteilung über einen Teil des
Rohrumfanges vor, es tritt Klaffen zwischen
den benachbarten Vortriebsrohren auf.
Mit Zunahme der Exzentrizität der resultierenden Vortriebskraft
entsprechend dem vorgegebenen Kurvenradius für
den kurvengängigen Vortrieb erhält man zunehmend eine
asymmetrische Druckverteilung in der Kontaktzone zwischen
den benachbarten Vortriebsrohren und ein analoges
asymmetrisches Deformationsverhalten der Stirnflächen. Ein
Klaffen der Stirnflächen benachbarter Vortriebsrohre tritt
auf, wenn die resultierende Vortriebskraft im Randbereich
zwischen d m
/4 und d m
/2 liegt.
Das Last-Verformungsverhalten der Rohrenden ist abhängig
vom axialen E-Modul der Vortriebsrohre, wobei der axiale
E-Modul für die betrachteten Rohrwerkstoffe in Bild 7
angegeben ist. Ein hoher E-Modul führt zu einer kleinen
In Bild 6 sind systematisch die verschiedenen
Belastungs- und Verformungssituationen der
Vortriebsrohre zufolge der Kontaktverhältnisse
benachbarter Rohre an der Stirnfläche durch
zentrische und exzentrische Pressung dargestellt.
Wesentlicher Parameter für die folgenden
Bild 7: Axialer E-Modul der Rohrwerkstoffe für Vortriebsrohre
07-08 | 2014 75