IKT-Forschungsschwerpunkt Rohrvortrieb - Nodig-Bau.de

12 Rohrvortrieb
bi UmweltBau 1 | 08
IKT-Forschungsschwerpunkt Rohrvortrieb Teil 2
Kurvenfahrten und
Steuerbewegungen
Beim Rohrvortrieb blieben die äußeren Belastungen aus Bettung
und Krümmung des Rohrstranges bislang verborgen. Ziel des
IKT-Forschungsschwerpunktes „Rohrvortrieb“ war es, diese
Belastungen erstmalig sichtbar zu machen und damit Risiken für
künftige Vortriebe zu minimieren.
Von Dr.-Ing. Bert Bosseler,
Dipl.-Ing. Martin Liebscher und
Dipl.-Ing. Andreas Redmann*
In sechs Ausgaben der bi UmweltBau werden
die Ergebnisse des am IKT - Institut für Unterirdische
Infrastruktur durchgeführten Forschungsvorhabens
„Rohrvortrieb“ [1] vorgestellt,
das durch das Ministerium für Umwelt
und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz
des Landes Nordrhein-Westfalen
sowie die Emschergenossenschaft gefördert
wurde. In Nordrhein-Westfalen sind Investitionen
von rund 500 Millionen Euro jährlich für
den Neubau von öffentlichen Kanalisationsnetzen
geplant [2]. Einen wesentlichen Anteil hieran
hat der Umbau des Emscher-Systems, der
mit dem Bau von ca. 400 km unterirdischen
Abwasserkanälen mit Durchmessern bis zu
2,8 m und Tiefenlagen bis 40 m verbunden ist.
Um dem hohen technischen und wirtschaftlichen
Aufwand der Baumaßnahme gerecht zu
werden, wird hierfür eine Nutzungsdauer von
mehr als 100 Jahren angestrebt. Der Qualität
des Vortriebs, der Vortriebsrohre und Verbindungstechnik
kommt hierbei eine besondere
Bedeutung zu.
Ziel des Forschungsprojektes war es vor diesem
Hintergrund, auf der Basis von Vortriebssimulationen
im Maßstab 1:1 praxisnahe Empfehlungen
zur Planung und Steuerung von
Rohrvortrieben sowie zur Auswahl und Bemessung
geeigneter Rohre und Verbindungsmittel
zu entwickeln. Hierzu waren die bisherigen
Erkenntnisse zum Verhalten von Rohren
unter Vortriebslasten zu hinterfragen, ggf. entsprechende
Belastungsmodelle zu entwickeln
und die relevanten Einflussfaktoren zu identifizieren.
Im Rahmen der Planungs- und Baustellenbegleitung
kann das an Großversuchen kalibrierte
Modell auch zur qualitätssichernden
Vortriebssimulation eingesetzt werden.
Teil 1 der Artikelserie beschrieb die Vorversuche
und Großversuche (DN 1600), deren Aufgabenstellung
und Konzeption, den Versuchsaufbau
und Simulationsmöglichkeiten sowie die eingesetzten
Druckübertragungsmittel und erste
Schlussfolgerungen. In diesem Zusammen-
hang wurde bereits erkannt, dass die wesentlichen
Vortriebsparameter wie
- Größe und Exzentrizität der Vortriebskraft,
- Rohrabwinkelungen und -beanspruchungen,
- seitliche Bettungsreaktionen sowie
- Spannungshöhe und -verteilung in den
Druckübertragungsmitteln
miteinander gekoppelt sind und die Rohrstrangkinematik
und Bettungsreaktionen von
den aktuell anerkannten Berechnungs- und
Dimensionierungsannahmen (vgl. [3]) abweichen
können. Die resultierenden Bewegungen
und Abwinkelungen einzelner Rohre und Rohrgruppen
führen in bestimmten Fällen zu hohen
Beanspruchungen der Rohre und Rohrverbindungen.
Nachfolgend soll auf die besonderen Belastungen
und Beanspruchungen bei Kurvenfahrten
und Steuerbewegungen eingegangen
werden. Der geometrischen Lage der Rohre
und dem Werkstoffverhalten der Druckübertragungsmittel
kommt dabei eine hohe Bedeutung
zu.

i UmweltBau 1 | 08
Problemstellung
Zwischen zwei Schächten werden bei Abwasserkanälen
für den Betrieb als Freispiegelleitung
bevorzugt in horizontaler Richtung gerade
Trassenverläufe geplant und gebaut. Bei
der geschlossenen Bauweise mit dem Rohrvortrieb
ist zu berücksichtigen, dass auch bei gerade
geplanten Trassen Steuerbewegungen erforderlich
sind, um den Rohrstrang auf einer
vorgegebenen Soll-Linie zu halten. Die „Gerade
Trasse“ wird sich daher immer aus einer Aneinanderreihung
von Kurven unterschiedlich gerichteter
Krümmungen zusammensetzen. Der
Maschinenführer erreicht erst durch ein permanentes
Gegen- und Rücksteuern, dass der
Rohrstrang der vorgegebenen Solltrasse folgt.
Ursache hierfür kann u.a. die Inhomogenität
des anstehenden Bodens sein, dessen Widerstand
der Vortriebsschild überwinden muss.
Der lagegenaue Vortrieb der Rohre wird außerdem
durch das Maß der Ebenheit und Parallelität
der Rohrspiegel sowie das elastische und
plastische Werkstoffverhalten des Druckübertragungsmittels
beeinflusst.
Beim Einsatz der geschlossenen Bauweise ergibt
sich mit Blick auf Kurvenfahrten darüber
hinaus die Möglichkeit, ausgehend von einem
Startschacht unterirdisch einem oberirdischen
Straßenverlauf bis zu einem Zielschacht zu folgen
oder Hindernissen im Untergrund auszuweichen.
In diesen Fällen wird die Trasse bereits
mit Kurvenfahrten geplant. Bei planmäßigen
Kurven mit engen Radien wird häufig
versucht, die Abwinklung zwischen den einzelnen
Rohren durch den Einsatz kürzerer Rohre
zu verringern. Bei gleichbleibendem Kurvenradius
ist auch der Einsatz von Rohren mit planmäßig
schrägen Spiegeln oder eine Variation
der Dicke des Druckübertragungsmittels über
den Rohrquerschnitt möglich. Geplante Kurvenfahrten
führen in der Regel zu verringerten
zulässigen Vorpresskräften im Vergleich zur geraden
Trasse.
Ein wesentlicher Bestandteil der Rohrverbindung,
welcher auch die Kraftübertragung in
axialer Richtung wesentlich beeinflusst, ist das
Druckübertragungsmittel. Während Rohre aus
elastisch verformbaren Werkstoffen (z.B. GFK)
Bild 1: Modellvorstellung
der Kurvenfahrt, aus [5]
die Vorpresskräfte ohne Zwischenlage im Verbindungsstoß
übertragen können, müssen bei
Rohren z.B. aus Stahlbeton entsprechende
Druckübertragungsmittel (DÜM) angeordnet
werden. Diese DÜM gleichen zum einen Unebenheiten
des Rohrquerschnittes und Abweichungen
von der Rechtwinkligkeit aus und sollen
zum anderen auch bei Abwinklungen aus
Steuerbewegungen und Kurvenfahrten eine
gleichmäßige Kraftübertragung gewährleisten.
Als Werkstoff für die Druckübertragungsmittel
finden astfreie Vollhölzer wie z.B. Fichte, Holzspanwerkstoffe
wie z.B. OSB (Platte aus ausgerichteten
Spänen) oder Spanplatte, Sperrholz
oder Kunststoff (z.B. Polyurethan) Verwendung.
Möglich sind auch Kombinationen dieser
Materialien im Sandwichaufbau. Die plastischen
und elastischen Verformungsanteile
unter Druckbelastung sind bei diesen Werkstoffen
bzw. Werkstoffkombinationen unterschiedlich
groß.
Bei geraden Vortrieben werden überwiegend
die plastischen Eigenschaften des Druckübertragungsmittels
genutzt, während insbesondere
bei gegenläufigen Kurvenfahrten die
elastischen Eigenschaften des Druckübertragungsmittels
gefordert sind, um klaffende
Fugen zu verhindern.
Bislang basierte die Bemessung von Vortriebsrohren
für den Lastfall Kurvenfahrt auf der Theorie
nach Scherle [4]. Diese geht bezüglich der
Kontaktspannungsverteilung an der Rohraußenseite
bei Kurvenfahrten davon aus, dass
Rohrvortrieb 13
IKT-Forschungsschwerpunkt Rohrvortrieb
Im IKT wurde eine Versuchseinrichtung entwickelt,
mit der Vortriebsbelastungen an
Rohren und Rohrverbindungen einschließlich
der resultierenden Bettungsspannungen
im Maßstab 1:1 nachempfunden
werden können.
Aus den Versuchsergebnissen und In-situ-
Untersuchungen lassen sich Empfehlungen
zur Optimierung von Rohrverbindungen,
zur Planung und Steuerung von Rohrvortrieben
sowie zur messtechnischen Baustellenbegleitung
und Qualitätssicherung ableiten.
In einer sechsteiligen Artikelserie in der bi
UmweltBau werden Inhalte und Ergebnisse
des Forschungsprojektes präsentiert. Teil 2
befasst sich mit den Belastungen und Beanspruchungen
bei Kurvenfahrten und Steuerbewegungen.
die Rohre in Kurven durch die Vorpresskraft
gleichmäßig an die Außenwand des Ausbruchraumes
gedrückt werden. Bild 1 zeigt eine entsprechende
Darstellung von Buchhardt aus [5].
An der Kurveninnenseite wird folglich das
Druckübertragungsmittel komprimiert und an
der Kurvenaußenseite besteht die Gefahr der
klaffenden Fuge. Die Abwinklung zwischen den
Rohren wird durch den Radius der aufgefahren
Kurve und den Überschnitt und die Elastizität
des anstehenden Bodens begrenzt.
Sichtbares und kontrollierbares Maß ist die
Fugenspaltweite in den Rohrverbindungen,
welche von der maximalen Kompression des
Druckübertragungsmittels bis hin zur klaffenden
Fuge reichen kann.
Aus den im Rahmen des Forschungsprojektes
durchgeführten Versuchen ergaben sich teilweise
von diesen Modellvorstellungen abweichende
Erkenntnisse. Auch konnte erstmals
das Verhalten unterschiedlicher Druckübertragungsmittel
in identischen Trassen untersucht
werden.
Versuchsprogramm
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde der
bereits im Teil 1 dieser Artikelserie beschriebene
Vortriebssimulator (Bild 2) zur 1:1-Simulation
mit tatsächlichen Rohren, Druckübertragungsmitteln
und Dichtelementen entwickelt.
Diese Einrichtung setzt sich aus den Komponenten
Vorpressstation, Widerlagerkonstruktion,
Rohrauflager, seitliche Steuereinheit,
Rohrbettung/Bettungsringe und fünf Vortriebsrohren
DN 1600 zusammen. Zusätzlich war eine
umfangreiche Messtechnik Teil des Vortriebssimulators.
Hier handelte es sich u.a. um induktive
Wegaufnehmer bzw. Seilwegaufnehmer,
Druckmesssensoren, Druckmessfolien und
Dehnungsmessstreifen. Im Versuch durchläuft
der Rohrstrang aus fünf Einzelrohren sämtliche

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a) Rohrstrang aus fünf Rohren
Bild 2: Vortriebssimulator: DN 1600, d a = 2100 mm, 5 Rohre, L Rohrstrang = 16 m
Belastungssituationen einer kompletten Vortriebstrasse.
Zur praxisnahen Vortriebssimulation wurde in
Abstimmung mit der Emschergenossenschaft
und weiteren Beteiligten anhand von Baustelleninformationen
ein Praxisfall zusammengestellt
(Bild 3). Das erste Element dieses Praxisbeispiels
stellt der gerade Vortrieb dar. Der
Rohrstrang wird hier 13 mal belastet. Dies entspricht
einer Vortriebslänge von 41,6 m. Die
aus Brustwiderstand und Mantelreibung berechnete
Vorpresskraft beträgt max. 6000 kN.
Nach dem 13. Lastzyklus wird eine Auslenkung
des Rohrstranges eingestellt, um eine ungewollte
Abweichung von der Solltrasse zu simulieren.
Nach drei Lastspielen und einer simulierten
Gesamtvortriebslänge von 51,2 m er-
Bild 3 Vortriebssimulation – Praxisbeispiel
folgt anschließend die Gegensteuerung, welche
sich über vier Lastzyklen erstreckt. Anschließend
folgen zwei Lastzyklen des Trassenelementes
Rückführung auf die Solltrasse.
Bis hierher wurde ein Vortrieb mit einer Länge
von 70,4 m simuliert. Als nächstes Trassenelement
wird die Gerade 2 aufgefahren. Nach den
sechs Lastzyklen in dieser Geraden folgt über
fünf Lastzyklen eine planmäßige Kurvenfahrt.
Diesem Trassenelement folgt die Gerade 3. Die
simulierte Gesamtvortriebslänge betrug 124,8
m. Die Druckübertragungsmittel wurden 39
mal beansprucht. Insgesamt wurde dieser Versuchsablauf
mit vier Druckübertragungsmitteln
durchfahren. Es wurden Nadelholz, Spannplatte,
OSB-Platte und ein Kunststoff (Polyurethan)
mit einer Dicke von jeweils 25 mm einge-
b) Startbaugrube mit Pressen (4 x 2 MN)
setzt. Bei den folgenden Betrachtungen wird
insbesondere auf die Ergebnisse der Trassenelemente
Gegensteuerung und Kurvenfahrt eingegangen.
Versuchsergebnisse
Die im Versuch gemessene Bettungsdruckverteilung
in Form der resultierenden Zylinderkräfte
(vgl. Bild 4) und die hieraus abgeleiteten
qualitativen Kontaktspannungsverteilungen
(Bild 5) lassen deutlich erkennen, dass die gesamte
Rohr-Kurve zwar in den Kurvenanfangs
und -endpunkten an der Kurvenaußenseite gehalten
wird, die im Kurvenverlauf liegenden
Rohre jedoch eine haltende Bettungsreaktion
an der Kurveninnenseite erfahren.
Bild 4 Trassenabschnitt
im
Vortriebssimulator;
Lastfall Gegensteuerung;
resultierende
Zylinderkräfte
(überhöhte Darstellung)

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Bild 6 zeigt die hieraus abgeleitete Rohrkinematik,
d.h. die zu erwartenden Bewegungen bei
verformbarer Bettung. Die mittleren Rohre neigen
zu einer geradlinigen Ausrichtung, so dass
sie sich relativ zum Anfangs- bzw. Endrohr verdrehen.
In der Folge ist mit einer unregelmäßigen
äußeren Bettung einzelner Rohre (Bild
7) und entsprechenden Querkraftbeanspruchungen
in den Rohrverbindungen zu rechnen.
Die hier dargestellten Versuchsergebnisse
zeigten deutliche Abweichungen von der oben
dargestellten Theorie zur Kurvenfahrt. Auch Milligan
und Norris [6] beobachteten in Feldversuchen
ebenfalls das Anlegen des Rohrstranges
an die Kurveninnenseite, jedoch schrieben sie
dieses Phänomen kurzen, wechselnden Krümmungsbereichen
zu (Bild 8).
Vor dem Hintergrund der Ergebnisse der Vortriebssimulationen
veranstaltete das IKT am
14. Februar 2007 ein internationales Symposium
zum Thema. Im Rahmen dieses Symposiums
wurden das Konzept und erste Ergebnisse
des IKT-Projektes vorgestellt und diskutiert.
Ebenso berichteten die Teilnehmer von
ihren eigenen Forschungsergebnissen, Baumaßnahmen
und Projekten (s. [7]). U. a. wurde
auch eine Gruppierung von Rohren zu kurzen
geraden Abschnitten (Stabeffekt) einer Kurvenfahrt
aus der Vortriebspraxis bestätigt. Entsprechende
Messungen beschränken sich bisher
allerdings nur auf Einzelfälle und die beobachteten
Phänomene wurden meist als Sonderfall
klassifiziert.
Besonders hervorzuheben sind in diesem Zu-
Rohrvortrieb 15
Bild 5 Trassenabschnitt im Vortriebssimulator; Lastfall Gegensteuerung; qualitative Kontaktspannungsverteilung
Bild 6 Aus Bild 5 abgeleitete Rohrkinematik
sammenhang die aktuellen Ergebnisse eines
von der TU Delft/Niederlande vorgestellten Projektes
zur Berechnung der beim Rohrvortrieb
entstehenden Reibungskräfte [8], welches im
Dezember 2006 abgeschlossen wurde. Ein Vergleich
der Ergebnisse mit den Erfahrungen aus
der IKT-Simulation zeigt, dass die unterschiedlichen
Theorieansätze zu sehr ähnlichen Ergebnissen
führen. In [8] wurden aus Messungen
an Vortriebsmaßnahmen Rückschlüsse auf kinematische
Zustände im Rohrstrang gezogen.
So konnte festgestellt werden, dass Kurvenfahrten
oder Steuerbewegungen zu erhöhten
Reibungs- und somit erforderlichen Vortriebskräften
führen. Die in diesen Vortriebszuständen
größeren Bettungsreaktionen beeinflussen
somit den Reibungswiderstand und erhö-
Bild 7 Mögliche Kontaktdruckverteilung Rohr-Boden und Querkraftbeanspruchungen

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Bild 8 Rohr-Boden-Modell nach Milligan/Norris, aus [6], modifiziert Bild 9 Kinematisches Modell einer Kurvenfahrt nach Verburg [8]
hen letztendlich die Vorpresskraft. Das von Verburg
[8] hierfür entwickelte kinematische Modell
(Bild 9) bestätigt grundsätzlich die Beobachtungen
aus den 1:1-Versuchen im IKT-Vortriebssimulator.
Bodeneinflüsse
Die hier dargestellten Mechanismen hängen
zudem signifikant von den Eigenschaften des
umgebenden Bodens ab. Je geringer der Bodenwiderstand
um so größer sind die Verschiebungen
in den Boden und somit die möglichen
Abwinkelungen in den Rohrverbindungen.
Diesbezüglich wurden zur Quantifizierung
der Interaktion eines Vortriebsrohres
mit dem umgebenden Erdreich für verschiedene
Böden und Überlagerungshöhen Untersuchungen
mit der Finite-Element-Methode
durchgeführt [9]. Mit Hilfe der im Rahmen dieser
Berechnungen ermittelten Kraft-Verschiebungs-Diagramme
besteht die Möglichkeit, die
mit dem IKT-Vortriebssimulator gemessenen
Kraftgrößen auf unterschiedliche Bodenarten
und Überdeckungshöhen zu übertragen. Die
auftretenden Bettungskräfte des Simulators
können mit Hilfe der FE-Simulation in boden-
abhängige Rohrverschiebungen umgerechnet
werden (Bild 10). Eine Berücksichtigung des
Überschnitts beim Vortrieb durch einen analytischen
Ansatz ist dabei ebenfalls möglich. Das
Ergebnis einer solchen Berechnung zeigt zwei
wesentliche Effekte: Zum einen werden durch
die Rückverformungen die resultierenden Bettungsspannungen
reduziert und zum anderen
können die Abwinkelungen in den Rohrverbindungen
zunehmen (Stabeffekt).
Druckübertragungsmittel
Die in der Rohrverbindung eingesetzten Druckübertragungsmittel
(DÜM) beeinflussen in
hohem Maße die Beanspruchung der Rohre
und Verbindungen während des Vortriebs. Auf
Grundlage des entwickelten Prüfprogramms
wird die Leistungsfähigkeit unterschiedlicher
Materialien (Vollringe) zur Druckübertragung
miteinander verglichen.
Im Zentrum der Betrachtung standen die praxisnahen
Großversuche an ungeschädigten
Vollringen der ausgewählten DÜM, die um klassische
Werkstoffuntersuchungen an einzelnen
DÜM-Probestücken ergänzt wurden. Im Rahmen
der Großversuche wurden folgende unter-
Bild 10 Resultierende Verschiebungen aus Bettungsspannungen für Grob- und Feinsand, Überdeckungshöhe
10 m
schiedliche Materialien untersucht:
- Vollholz: Fichte
- Holzspanwerkstoff: OSB
- Holzspanwerkstoff: Spanplatte
- Kunststoff: Polyurethan
Zur Ermittlung der Spannungsverteilung in
der Rohrfuge wurde ein Tekscan-Foliensensor-
Messsystem verwendet (Bild 11). Bild 12 zeigt
beispielhaft die Messwerte der zwei im Rohrkämpfer
angeordneten Foliensensoren. Dargestellt
ist die Spannungsverteilung zum Ende
des jeweils letzten Lastzyklusses der Vortriebszustände
Gerade Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3 des Praxisbeispiels
(vgl. Bild 3). Es wirkte jeweils eine
Vorpresskraft von 6 MN. Da die Versuche mit
Spanplatte und OSB vergleichbare Ergebnisse
erzielten, werden hier nur die Ergebnisse für
die Spanplatte dargestellt.
Bei dem Druckübertragungsmittel Vollholz ist
zu erkennen, dass das Spannungsniveau im
linken und rechten Kämpfer bereits nach dem
letzten Lastzyklus der ersten Geraden unterschiedlich
ist. Auf der rechten Seite wird ein
um etwa 30 % höherer Wert gemessen. Nach
Durchlaufen einer Steuerbewegung und einer
weiteren Geraden mit zusammen 14 Lastzyklen
steigt das Spannungsniveau im rechten Kämpfer
weiter an. Im linken Kämpfer nimmt es ab.
Die im Trassenverlauf folgende planmäßige
Kurve und eine weitere Gerade haben zur Folge,
dass das Spannungsniveau auf der rechten
Seite, der Kurveninnenseite deutlich abnimmt.
Der gemessene Wert hat sich etwa halbiert. Im
linken Kämpfer, der Kurvenaußenseite, ist lediglich
ein geringer Anstieg des Spannungsniveaus
zu erkennen. Im Vergleich zur 1. Gerade
scheint das Spannungsniveau insgesamt abzusinken.
Dies ist jedoch nur in den äußeren
Kämpferbereichen der Fall. In Richtung Querschnittsmitte
kommt es zu einer Spannungserhöhung
und somit zu einer Lastkonzentration,
welche durch die plastischen Verformungsanteile
infolge der Wechselbelastungen hervorgerufen
wird.
Die Messwerte für das Druckübertragungsmittel
des Holzspanwerkstoffes Spanplatte zeigen
ein ähnliches Verhalten.

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Bild 11 Tekscan-Foliendruckmesssystem, Anordnung der Messfolien
Bei dem Druckübertragungsmittel Polyurethan
wird nach Durchfahren des Trassenelementes
Gerade Nr. 1 ein um etwa 20 % geringerer maximaler
Wert im Vergleich zu entsprechenden
Werten des Holzes bzw. des Holzspanwerkstoffes
gemessen. Die weiteren Spannungsverteilungen
lassen kaum Änderungen des Spannungsniveaus
bei Durchfahren der Beispieltrasse
erkennen. Das Material verhält sich offensichtlich
in hohem Maße elastisch.
Die Ergebnisse zeigen, dass die plastische Verformung
der Druckübertragungsmittel zu ungleichmäßigen
Spannungsverteilungen in den
Rohrverbindungen führen kann. Dieser Effekt
ist bei Vollholz, OSB und Spanplatte deutlich
zu erkennen.
Schlussfolgerungen
Aus den Ergebnissen der Vortriebssimulationen
ergeben sich bezüglich der Kurvenfahrten
und Steuerbewegungen folgende Schlussfolgerungen:
- Bei der Trassenplanung und Dimensionierung
von Rohrverbindungen für Kurvenfahrten
sollte nicht von einer Ideal-Kinematik des
Rohrstranges, d.h. von ideal-gleichverteilten
Abwinkelungen zwischen den Rohren, ausgegangen
werden. In der Simulation wurden
Rohrgruppierungen beobachtet, die zu einer
deutlichen Erhöhung der Abwinkelungen im
Vergleich zur Idealverteilung führen können.
- Bei Kurvenfahrten ist stets das unterschiedliche
plastische Verhalten der Druckübertragungsmittel
(Holz, OSB, Spanplatte, PU) zu
berücksichtigen. Kurvenfahrten, aber auch
Steuerbewegungen bei weitgehend geradlinigem
Vortrieb können zu lokalen plastischen
Verformungen dieser Druckübertragungsmit-
tel mit entsprechenden Spannungsumlagerungen,
Bettungsreaktionen und Zwängungskräften
führen. Druckübertragungsmittel aus
Kunststoff – mit Auflagerblechen aus Stahl
zur Verringerung von Querzugspannungen –
können die Druckübertragung verbessern.
- In allen von der Gerade abweichenden Vortriebszuständen
treten erhebliche Querkraftbelastungen
auf. Daher ist in der Regel die
Querkraftbelastung der Rohrverbindung statisch
und konstruktiv zu berücksichtigen.
Dabei ist die maximale Kompressionsfähigkeit
und (Scher-)Verformbarkeit der Dichtungen
und Druckübertragungsmittel sowie
die Belastbarkeit der ggf. vorhandenen Scherwegbegrenzung
in der Rohrverbindung zu beachten.
- Werden erhöhte Bettungskräfte (z.B. bei Kurvenfahrten)
erwartet, so ist die rechnerische
Mantelreibung trassenspezifisch zu erhöhen.
In Abhängigkeit der gewählten Trasse
sind ggf. auch erhöhte Vortriebskräfte anzusetzen.
Artikelserie IKT-
Forschungsschwerpunkt
„Rohrvortrieb“
In den nächsten vier Ausgaben der bi UmweltBau
werden weitere Ergebnisse zum IKT-
Forschungsschwerpunkt Rohrvortrieb näher erläutert.
Dabei wird auf die folgenden Themen
eingegangen:
Teil 3: Kraftübertragung zwischen Stahlbeton-
Vortriebsrohren; Ausgabe 2, April 2008
Teil 4: Rohrvortrieb in der Computer-Simulation;
Ausgabe 3, Juni 2008
Teil 5: Qualitätssicherung beim Rohrvortrieb;
Ausgabe 4, August 2008
Rohrvortrieb 17
Bild 12 Kontaktspannungen in der Rohrfuge, linker (oben) und rechter (unten)
Kämpfer, 1., 2. und 3. Gerade [1]
Teil 6: Forschungsbedarf Rohrvortrieb; Ausgabe
5, Oktober 2008
*Autoren:
Dr.-Ing. Bert Bosseler, Wissenschaftlicher Leiter
IKT
Dipl.-Ing. Martin Liebscher, Projektleiter IKT
Dipl.-Ing. Andreas Redmann, Projektleiter IKT
Literatur
[1] Bosseler B., Liebscher M., Redmann A.: Der IKT-
Vortriebssimulator – Entwicklung, Bau, Versuche
und Ergebnisse, Endbericht des IKT – Institut für
Unterirdische Infrastruktur im Auftrag des Ministerium
für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft
und Verbraucherschutz des Landes NRW; Gelsenkirchen,
Juli 2007.
[2] Bosseler, B.; Birkner, T.; Sokoll, O.; Brüggemann, T.:
Umsetzung der Selbstüberwachungsverordnung
Kanal (SüwV Kan) bei den kommunalen Netzbetreibern
und Wasserverbänden in NRW; Endbericht
des IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur im
Auftrag des Ministerium für Umwelt und Naturschutz,
Landwirtschaft und Verbraucherschutz des
Landes NRW; Gelsenkirchen, Dezember 2003.
[3] Arbeitsblatt A 161: Statische Berechnung von Vortriebsrohren,
Regelwerk der Deutschen Vereinigung
für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall
(DWA), St. Augustin, Januar 1990.
[4] Scherle, M.; Rößler, U.: Fernseminar Rohrvortrieb,
www.maxscherle.com. 3/2003.
[5] Buchhardt, A.: Statische Berechnung von Microtunneling-Vortriebsrohren
mit abwinkelbaren
Rohrverbindungen für den Bauzustand, Dissertation
an der Rheinisch-Westfälischen Technischen
Hochschule Aachen, Schriftenreihe des Lehrstuhls
für Baubetrieb und Projektmanagement, ibb – Institut
für Baumaschinen und Baubetrieb, 2003.
[6] Milligan, G. W. E.; Norris, P.: Pipe-Soil Interaction
During Pipe Jacking, Proceedings of the Institution
of Civil Engineers, Geotechnical Engineering, Vol.
137 S. 27-44, Jan. 1999.
[7] IKT – eNewsletter Februar 2007: IKT – Symposium
on Pipe-Jacking-Simu-lation. www.ikt.de
[8] Verburg, N.: An analysis of friction by microtunnelling.
Final report TU Delft, 12/2006.
[9] Achmus, M.; Klameth, M.: Bodenmechanische
Modellierung zur Größe der Bodenreaktionsspannungen
an Vortriebsrohren. Hannover 5/2007 (unveröffentlicht).
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