IKT-Forschungsschwerpunkt Rohrvortrieb - Nodig-Bau.de

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

i UmweltBau 1 | 08 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
16 Rohrvortrieb bi UmweltBau 1 | 08 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.
Seite 1 und 2: 12 Rohrvortrieb bi UmweltBau 1 | 08
Seite 3: 14 Rohrvortrieb bi UmweltBau 1 | 08

IKT-Forschungsschwerpunkt Rohrvortrieb - Nodig-Bau.de

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?