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Statik für Anfänger

Basics der Statik in der Kanalsanierung

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Dipl.-Ing. Roland Wackerö.b.u.v. Sachverständiger für “Instandhaltung und Sanierung von Entwässerungsnetzen” (IHK Stuttgart)

zertifizierter Kanalsanierungs-Berater

stv. Vorsitzender des Vorstands im VSB e.V.

Ingenieurbüro WackerIm Höfle 8 - 71549 Auenwald

„statikbeeinflussende“ Schadensbilder

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„statikbeeinflussende“ Schadensbilder

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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

Einleitung

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Lasten, die auf das Bauwerk „Kanal“ wirken:

• Erd- und Verkehrslasten• Eigengewicht Rohrleitung• Wasserfüllung• Innendruck• Wasseraußendruck• Sonstige Lasten

Rohrstatik

Rohrstatik

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Hauptlasten, die auf das Bauwerk„Kanal“ wirken:

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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• …

Rohrstatik

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Beispiel:

Rohrstatik

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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

Rohrstatik

Linerstatik

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• 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

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Linerstatik

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Linerstatik

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Linerstatik

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Linerstatik

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Linerstatik

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Linerstatik

Linerstatik

krit pa,d = ,s D SL,d

,s GR,v sD = 2,62 (rL/tL)0,8

pa,d / krit pa,d ≤ 1,001.10.2014 Dipl.-Ing. Roland Wacker 18

Stabilitätsnachweis

Linerstatik

ωv

ωGR,v

ωs

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AbminderungsbeiwertRingspalt

AbminderungsbeiwertÖrtliche Vorverformung

AbminderungsbeiwertGelenkringvorverformung

Linerstatik

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Abminderungsbeiwerte zusammengefasst

Linerstatik

• DN 600• EL = 7.000 N/mm²• Grundwasserstand 3,0 m• ωv = 2% vom Linerradius• ωGR,v = 3% vom Linerradius• ωs = 0,5% vom Linerradius

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Beispiel

Stabilitätsnachweis (Beulnachweis) (DWA-M 143-2)

krit pa,d = ,s D SL,d

,s GR,v s

D = 2,62 (rL/tL)0,8

pa,d / krit pa,d ≤ 1,001.10.2014 Dipl.-Ing. Roland Wacker 22

Linerstatik

krit pa,d = ,s D SL,d

D = 69,98

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Stabilitätsnachweis,s 0,306

0,045 / 0,0471 = 0,955

Linerstatik

krit pa,d = ,s D SL,d

,s GR,v s

D = 2,62 (rL/tL)0,8

pa,d / krit pa,d ≤ 1,0

,s 0,306

D = 69,98

0,045 / 0,0471 = 0,95501.10.2014 Dipl.-Ing. Roland Wacker 24

DIN 18326 (VOB/C)…0.2.15 Statische Anforderungen an das Lining-Rohr und die daraus resultierende konstruktive Wanddicke gemäß DWA-Merkblatt ATV-M 127-2..……

DWA-M 144-3…5.2 RegelstatikenAuf 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.

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Linerstatik

Linerstatik

• Statiktabellen im DWA-M 144-3– ωv = 2%– ωGR,v = 3%– ωs = 0,5%

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Linerstatik

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Linerstatik

A = (15 / 490).100% = 3%

ωv = (1,0 / 12,5).100% = 8% 01.10.2014 Dipl.-Ing. Roland Wacker 29

Linerstatik

di,m = (di,h + di,v)/2 = 92,9 + 67,1)/2 = 80,0 cm

ωGR,v = (di,h - di,m) / di,m. 100%

ωGR,v = (92,9 – 80,0) / 80,0 . 100%

ωGR,v = 16%

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Linerstatik

• Regelstatiktabelle:• Örtliche Vorverformung 2 % von rL

• Gelenkringverformung 3 % von rL

• Ringspalt 0,5 % von rL

• Grundwasserstand 1,5 m über RS• em = 3,3 mm

• Statik nach DWA-M 143-2:• Örtliche Vorverformung 3 % von rL

• Gelenkringverformung 5 % von rL

• Ringspalt 0,5 % von rL

• Grundwasserstand 2,5 m über RS• em = 4,9 mm

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Linerstatik

Regelstatik Beispiel

Örtl. Vorverformung 2 % von rL 3 % von rL

Gelenkringverformung 3 % von rL 5 % von rL

Ringspalt 0,5 % von rL 0,5 % von rL

Grundwasserstand 1,5 m 2,5 m

erf. Verbunddicke 3,3 mm 4,9 mm

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Linerstatik

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

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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

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