Statik für Anfänger Basics der Statik in der Kanalsanierung

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1 Statik für Anfänger Basics der Statik in der Kanalsanierung Dipl.-Ing. Roland Wacker 1

2 Dipl.-Ing. Roland Wacker ö.b.u.v. Sachverständiger für Instandhaltung und Sanierung von Entwässerungsnetzen (IHK Stuttgart) zertifizierter Kanalsanierungs-Berater stv. Vorsitzender des Vorstands im VSB e.v. Ingenieurbüro Wacker Im Höfle Auenwald Dipl.-Ing. Roland Wacker 2

3 statikbeeinflussende Schadensbilder Dipl.-Ing. Roland Wacker 3

4 statikbeeinflussende Schadensbilder Dipl.-Ing. Roland Wacker 4

5 Einleitung Mögliche Ursachen für diese Schadensbilder: Statik falsch berechnet z.b. falsche Lastannahmen, falsches Rohrmaterial, usw. Falsche Ausführung z.b. unzureichende Verdichtung, breiterer Rohrgraben, usw. Statik und Ausführung passen nicht zusammen z.b. geänderte Ausführung Später geänderte Randbedingungen z.b. Geländeniveau wird verändert z.b. Aufgrabungen in der Nähe Dipl.-Ing. Roland Wacker 5

6 Rohrstatik Lasten, die auf das Bauwerk Kanal wirken: Erd- und Verkehrslasten Eigengewicht Rohrleitung Wasserfüllung Innendruck Wasseraußendruck Sonstige Lasten Dipl.-Ing. Roland Wacker 6

7 Hauptlasten, die auf das Bauwerk Kanal wirken: Rohrstatik Dipl.-Ing. Roland Wacker 7

8 Rohrstatik Beeinflussende Parameter, mit denen eine Statik schöngerechnet werden kann: Rohrgrabenbreite wird zu niedrig angesetzt Silowirkung wird angesetzt Wasseraußendruck wird zu hoch angesetzt Auflagerwinkel wird zu hoch angesetzt Innendruck wird nicht berücksichtigt Dipl.-Ing. Roland Wacker 8

9 Rohrstatik Beispiel: Dipl.-Ing. Roland Wacker 9

10 Rohrstatik Umgang mit der Statik von Rohrleitungen: Statik ist Bauherrenaufgabe! Bauherr muss Anforderungen definieren Bauherr muss statische Randbedingungen vorgeben Bauherr muss gelieferte Statik überprüfen Bauherr muss Übereinstimmung der Ausführung mit der Statik prüfen Überprüfung der Statik bestehender Kanäle, wenn Auswirkungen aktueller Maßnahmen auf bestehenden Kanal zu erwarten sind z.b. Verlegung eines kreuzenden oder parallelen Kanals z.b. Rückstau für Abwasserlenkung Dipl.-Ing. Roland Wacker 10

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12 Altrohrzustände (DWA-M 143-2, Entwurf) AZ I ausreichende Biegezugfestigkeit des Altrohres AZ II Altrohr vierfach längs gerissen; mit seitlich stützendem Boden hat sich neuer Gleichgewichtszustand eingestellt AZ III Bodenbewegungen durch Verkehrslasten bei geringer Überdeckung Überschüttungen, Bodenentzug, GW-Schwankungen System langzeitig nicht stabil Dipl.-Ing. Roland Wacker 12

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18 Stabilitätsnachweis,s GR,v s D = 2,62 (r L /t L ) 0,8 krit p a,d =,s D S L,d p a,d / krit p a,d 1, Dipl.-Ing. Roland Wacker 18

19 Abminderungsbeiwert Ringspalt Abminderungsbeiwert Örtliche Vorverformung ω s ω v Abminderungsbeiwert Gelenkringvorverformung ω GR,v Dipl.-Ing. Roland Wacker 19

20 Abminderungsbeiwerte zusammengefasst Dipl.-Ing. Roland Wacker 20

21 Beispiel DN 600 E L = N/mm² Grundwasserstand 3,0 m ω v = 2% vom Linerradius ω GR,v = 3% vom Linerradius ω s = 0,5% vom Linerradius Dipl.-Ing. Roland Wacker 21

22 Stabilitätsnachweis (Beulnachweis) (DWA-M 143-2),s GR,v s D = 2,62 (r L /t L ) 0,8 krit p a,d =,s D S L,d p a,d / krit p a,d 1, Dipl.-Ing. Roland Wacker 22

23 Stabilitätsnachweis,s 0,306 D = 69,98 krit p a,d =,s D S L,d 0,045 / 0,0471 = 0, Dipl.-Ing. Roland Wacker 23

24 0,306,s GR,v s = 69,98 2,62 (r /t ) 0,8 D L L krit p a,d =,s D S L,d 0,045 p a,d / krit 0,0471 p a,d = 1,0 0, Dipl.-Ing. Roland Wacker 24

25 DIN (VOB/C) Statische Anforderungen an das Lining-Rohr und die daraus resultierende konstruktive Wanddicke gemäß DWA- Merkblatt DWA-M ATV-M Regelstatiken Auf Basis der Materialkennwerte der Materialkenngruppen wurden Regelstatiken für Regellastfälle des Altrohrzustands II gerechnet. Die so errechnete Gesamtwanddicke ist für das angebotene Produkt vertraglich vereinbart und dient als Kalkulationsbasis Dipl.-Ing. Roland Wacker 25

26 Statiktabellen im DWA-M ω v = 2% ω GR,v = 3% ω s = 0,5% Dipl.-Ing. Roland Wacker 26

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29 A = (15 / 490). 100% = 3% ω v = (1,0 / 12,5). 100% = 8% Dipl.-Ing. Roland Wacker 29

30 d i,m = (d i,h + d i,v )/2 = 92,9 + 67,1)/2 = 80,0 cm ω GR,v = (d i,h -d i,m ) / d. i,m 100% ω GR,v = (92,9 80,0) / 80,0. 100% ω GR,v = 16% Dipl.-Ing. Roland Wacker 30

31 Regelstatiktabelle: Örtliche Vorverformung 2 % von r L Gelenkringverformung 3 % von r L Ringspalt 0,5 % von r L Grundwasserstand 1,5 m über RS e m = 3,3 mm Statik nach DWA-M 143-2: Örtliche Vorverformung 3 % von r L Gelenkringverformung 5 % von r L Ringspalt 0,5 % von r L Grundwasserstand 2,5 m über RS e m = 4,9 mm Dipl.-Ing. Roland Wacker 31

32 Regelstatik Beispiel Örtl. Vorverformung 2 % von r L 3 % von r L Gelenkringverformung 3 % von r L 5 % von r L Ringspalt 0,5 % von r L 0,5 % von r L Grundwasserstand 1,5 m 2,5 m erf. Verbunddicke 3,3 mm 4,9 mm Dipl.-Ing. Roland Wacker 32

33 Zusammenfassung Die Statik ist Bauherrenaufgabe und ist im Rahmen der Sanierungsplanung vor der Ausschreibung durchzuführen Regelstatiktabellen ersetzen nicht diese Pflicht Regelstatiktabellen gelten nur, wenn die Imperfektionen nicht größer sind, als die zugrunde gelegten Mindestwerte Dipl.-Ing. Roland Wacker 33

34 Zusammenfassung Vorhandene Kanäle, die durch Sanierungsmaßnahme beeinträchtigt werden, sind miteinzubeziehen Statik ist nicht trivial und sollte von einem Statiker erstellt werden Ein Liner erreicht nur seine ihm zugedachte Nutzungsdauer, wenn er statisch ausreichend bemessen ist Dipl.-Ing. Roland Wacker 34