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01.10.2014 Dipl.-Ing. Roland Wacker 1
Statik für Anfänger
Basics der Statik in der Kanalsanierung
01.10.2014 Dipl.-Ing. Roland Wacker 2
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
Dipl.-Ing. Roland Wacker 1301.10.2014
Linerstatik
Dipl.-Ing. Roland Wacker 1401.10.2014
Linerstatik
Dipl.-Ing. Roland Wacker 1501.10.2014
Linerstatik
Dipl.-Ing. Roland Wacker 1601.10.2014
Linerstatik
Dipl.-Ing. Roland Wacker 1701.10.2014
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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