Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

194
Panel 12
| Proceedings 54 th BetonTage
Structural stability verifi cation of tanks for small wastewater treatment plants
in accordance with EN 12566-3 – handling, issues, prospects
Nachweis der Standsicherheit von Behältern für Kleinkläranlagen
nach EN 12566-3 – Handhabung, Probleme, Perspektiven
Autor
Dipl.-Ing. Daniel Verschitz,
Prüfi nstitut für Abwassertechnik,
Aachen
d.verschitz@pia-gmbh.com
Geb. 1975; 2002–2007 Studium
des Bauingenieurwesens
an der FH Aachen; seit 2007
Prüfi ngenieur am Prüfi nstitut
für Abwassertechnik GmbH in
den Bereichen Standsicherheit,
Wasserdichtheit, Dauerhaftigkeit
gemäß EN 12566.
Small wastewater treatment plants are construction products,
which is why their fi tness for use must be verifi ed in
accordance with the Construction Products Directive. In
this regard, fi tness for use means, among other things,
that a tank used for a small wastewater treatment plant
must resist the loads and stresses resulting from its handling,
installation and operation. The EN 12566-3 standard
on “Small wastewater treatment systems for up to
50 PT” describes both the requirements and the verifi cation
methods to be used for the assessment of structural
stability. As a rule, the largest tank of a series must be
tested as it shows the most unfavorable behavior from a
structural point of view. Applicable loads are defi ned in
the general part of the standard. The soil load depending
on the tank installation depth, the water pressure generated
by the ground water and a live load must be considered.
As a minimum, the C 35/45 compressive strength
class is specifi ed to ensure the required durability of the
concrete. Annex C to EN 12566-3 then describes the testing
methods to be applied to determine structural stability
depending on the material the tank consists of. For concrete,
two practical tests and the verifi cation by structural
calculation are provided for.
The practical tests include the “crushing test method”
and the “test in the test pit”. During the “crushing test”, a
vertical load is applied to the tank. The tank must resist
the nominal load, which depends on the installation
depth, for fi ve minutes. The tank must then be loaded to
failure. During the “test in the test pit”, the tank is placed
in a watertight pit and covered with gravel up to its top
edge. The test pit is also fl ooded to verify the “soils with
ground water” installation condition. The testing conditions
must be maintained for a period of 24 hours. The
test is considered passed if neither structural failure nor
water penetration into the tank is found. The standard
does not specify any method to be used for the verifi cation
by structural calculation. Reference is made exclusively to
the application of national rules and standards. In Germany,
the currently applicable standard is DIN 1045-1,
which is based on the concept of partial safety factors.
This standard must form the basis of the safety verifi cation.
A verifi cation according to DIN 4034, Part 2, which
had been frequently carried out before, is not possible.
DIN 4034, Part 2, exclusively applies to manhole rings in
diameters of up to 1.50 m. For this reason, tanks with nonreinforced
walls and large diameters or installation depths
do not meet the crack width limitation requirements specifi
ed in DIN 1045-1. As a result, the only option currently
available to manufacturers of non-reinforced tanks is to
carry out practical tests to verify their structural stability.
However, the reliability of practical tests is doubtful. For
instance, the “test in the pit” relies exclusively on characteristic
loads. Although the installation condition can be
simulated realistically, any variances in component
strength or exceptional load cases are not considered in
Kleinkläranlagen sind Bauprodukte, daher muss die
Brauchbarkeit gemäß der Bauproduktenrichtlinie nachgewiesen
werden. Brauchbar bedeutet unter anderem,
dass ein Kleinkläranlagenbehälter den Beanspruchungen,
resultierend aus Handhabung, Einbau und Anwendung,
standhält. In der EN 12566-3 „Kleinkläranlagen für bis zu
50 EW“ sind sowohl die Anforderungen als auch die
Nachweisverfahren zur Prüfung der Standsicherheit beschrieben.
In der Regel ist der größte Behälter einer Baureihe
zu untersuchen, da dieser das bautechnisch ungünstigste
Verhalten aufweist. Im allgemeinen Teil der
Norm werden die maßgebenden Lasten defi niert. Es sind
die Erdlast in Abhängigkeit der Behältereinbautiefe und
dem anstehenden Boden, der Wasserdruck resultierend
aus Grundwasser und eine Verkehrslast anzusetzen. Um
die Dauerhaftigkeit des Betons zu gewährleisten, wird
mindestens die Druckfestigkeitsklasse C 35/45 gefordert.
Anschließend werden im normativen Anhang C der
EN 12566-3 die Prüfverfahren zur Ermittlung der Standsicherheit
in Abhängigkeit des Behältermaterials beschrieben.
Für den Werkstoff Beton stehen zwei praktische und
der rechnerische Nachweis zur Auswahl.
Bei den praktischen Tests stehen das „Verfahren der
Bruchlastprüfung“ oder die „Prüfung in der Prüfgrube“
zur Verfügung. Bei dem „Verfahren der Bruchlastprüfung“
wird eine vertikale Last auf den Behälter aufgebracht.
Die Nennlast, abhängig von der Einbautiefe, ist
über einen Zeitraum von fünf Minuten zu halten. Anschließend
ist der Behälter bis zu seinem Versagen zu
belasten. Bei der „Prüfung in der Prüfgrube“ wird der Behälter
in einer wasserdichten Grube bis zu seiner Oberkante
mit Kies eingeschüttet. Für den Einbauzustand
„Böden mit Grundwasser“ wird die Prüfgrube zusätzlich
gefl utet. Die Prüfbedingungen sind über einen Zeitraum
von 24 Stunden aufrecht zu erhalten. Der Test gilt als bestanden,
wenn weder ein Tragwerksversagen noch ein
Wassereintritt in den Behälter festgestellt werden konnte.
Bei dem rechnerischen Nachweis gibt die Norm kein Verfahren
vor. Es wird lediglich auf die Anwendung nationaler
Vorschriften hingewiesen. In Deutschland ist dies
zurzeit die DIN 1045-1. Diese basiert auf dem Konzept
der Teilsicherheitsbeiwerte und ist dem Sicherheitsnachweis
zugrunde zu legen. Ein Nachweis nach DIN 4034,
Teil 2, wie er bisher häufi g geführt wurde, ist nicht möglich.
Die DIN 4034, Teil 2 ist ausschließlich für
Schachtringe bis zu einem Durchmesser von 1,50 m
anwendbar. In der Wandung unbewehrte Behälter mit
großen Durchmessern oder großen Einbautiefen erfüllen
deshalb nicht die Anforderungen an die Rissbreitenbeschränkung
wie sie in der DIN 1045-1 gefordert werden.
Herstellern von unbewehrten Behältern bleibt bislang
nur der praktische Nachweis der Standsicherheit. Die
Aussagekraft der praktischen Prüfungen ist jedoch zweifelhaft.
So wird bei der „Prüfung in der Grube“ ausschließlich
mit charakteristischen Lasten gearbeitet. Der Einbau-
BFT 02/2010