DWA ATV 161

Dieses Arbeitsblatt gilt für die statische Berechnung von Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, die nach dem Rohrvortriebsverfahren mit gerader oder gekrümmter Linienführung, in nichtbindigen oder bindigen Böden (Lockerböden gemäß DIN EN 18319) mit statischer Kraft entsprechend dem Arbeitsblatt DWA-A 125 (gleichlautend mit DVGW-Merkblatt GW 304) eingebaut werden. Beim Vortrieb, vollständig oder teilweise im Festgestein, gibt es keine Standardlösungen, hier sind besondere Überlegungen anzustellen; zum Beispiel zum Ansatz geringerer Auflagerwinkel und der anzusetzenden Erdlast über dem Rohrscheitel. Die Berechnungsansätze und Werkstoffkennwerte beziehen sich auf Rohrwerkstoffe gemäß Anhang A dieses Arbeitsblattes. Für Rohre, die mit dynamischer Energie vorgetrieben werden, kann dieses Arbeitsblatt sinngemäß angewendet werden. Dies gilt – soweit nicht in diesem Arbeitsblatt erwähnt – auch bei entsprechender Anpassung für dem Rohrvortrieb verwandte Verfahren. Für Rohre, die innerhalb einer Vortriebsstrecke in offener Bauweise in Schächten oder Anschlussstrecken eingebaut werden, ist das Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127 maßgebend.

DWA-

Regelwerk

Zielgruppe des Arbeitsblattes sind die mit der statischen Berechnung von Vortriebsrohren und Planung von grabenlosen Baumaßnahmen befassten Fachleute in Kommunen, Verbänden, Planungsbüros und Behörden.

Arbeitsblatt DWA-A 161

Arbeitsblatt DWA-A 161 Statische Berechnung von Vortriebsrohren

ISBN 978-3-942964-88-3 Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 · 53773 Hennef · Deutschland Tel.: +49 2242 872-333 · Fax: +49 2242 872-100 E-Mail: [email protected] · Internet: www.dwa.de

DWA-Regelwerk

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März 2014

DWA-

Regelwerk Arbeitsblatt DWA-A 161 Statische Berechnung von Vortriebsrohren

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März 2014

Herausgabe und Vertrieb: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 · 53773 Hennef · Deutschland Tel.: +49 2242 872-333 · Fax: +49 2242 872-100 E-Mail: [email protected] · Internet: www.dwa.de

DWA-A 161

Das Arbeitsblatt DWA-A 161 und das DVGW-Arbeitsblatt GW 312 sind inhaltlich gleich.

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Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) setzt sich intensiv für die Entwicklung einer sicheren und nachhaltigen Wasser- und Abfallwirtschaft ein. Als politisch und wirtschaftlich unabhängige Organisation arbeitet sie fachlich auf den Gebieten Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall und Bodenschutz. In Europa ist die DWA die mitgliederstärkste Vereinigung auf diesem Gebiet und nimmt durch ihre fachliche Kompetenz bezüglich Regelsetzung, Bildung und Information sowohl der Fachleute als auch der Öffentlichkeit eine besondere Stellung ein. Die rund 14 000 Mitglieder repräsentieren die Fachleute und Führungskräfte aus Kommunen, Hochschulen, Ingenieurbüros, Behörden und Unternehmen.

Impressum Herausgeber und Vertrieb: DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 53773 Hennef, Deutschland Tel.: +49 2242 872-333 Fax: +49 2242 872-100 E-Mail: [email protected] Internet: www.dwa.de

Satz: DWA Druck: druckhaus köthen GmbH &Co Kg ISBN: 978-3-942964-88-3 Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier

© DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef 2014

Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Arbeitsblattes darf ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Digitalisierung oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen werden.

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März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Vorwort Mit der zweiten Auflage dieses Arbeitsblattes geben die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) und der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) Empfehlungen für die Aufstellung der statischen Berechnung von Vortriebsrohren. Für Rohre, die in offener Bauweise eingebaut werden, wird auf die einschlägigen Normen und Regeln (z. B. Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127) verwiesen. Die in der Praxis bisher angewendeten bodenmechanischen Modell-Vorstellungen wurden überprüft und dem derzeitigen Erkenntnisstand angepasst. Daraus ergaben sich neue Belastungsmodelle und deren Auswirkungen auf die Berechnung der Vortriebsrohre. Es konnten jedoch nicht alle möglichen Sonderfälle erfasst werden, in denen weitergehende oder einschränkende Maßnahmen geboten sind. Seit Erscheinen der ersten Auflage vom Januar 1990 sind wesentliche Fortschritte im grabenlosen Einbau von Rohrleitungen zu verzeichnen, die ihren Niederschlag in der Neufassung des Arbeitsblattes DWA-A 125/DVGW GW 304 anlässlich DIN EN 12889 gefunden haben. Die dort definierten steuerbaren und nichtsteuerbaren Vortriebsverfahren erfordern bei der statischen Berechnung von Rohren aus verschiedenartigen Werkstoffen eine differenzierte Betrachtungsweise, die auch bodenmechanische Fragen berührt. Darüber hinaus wurden die Kennwerte dieses Arbeitsblattes im Verlauf mehrerer Jahre auf Basis von Normen und anderen Quellen gewonnen, die inzwischen z. T. fortgeschrieben oder anderweitig ersetzt worden sind. Dies ist bei eventuellen Recherchen zu den Grundlagen der Kennwerte und Berechnungsmethoden zu berücksichtigen. Es liegt in der Verantwortung des Anwenders, die besonderen Umstände des Einzelfalls, wesentliche Änderungen in Normung und Technik sowie aktuellere Erkenntnisse angemessen zu berücksichtigen. Änderungen Gegenüber Arbeitsblatt ATV-A 161:1990-01 bzw. Merkblatt DVGW GW 312:1990-01 wurden insbesondere folgende Änderungen vorgenommen: a) Als Rohrwerkstoffe wurden zusätzlich Kunststoffe aufgenommen. b) Für die in Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304 genannten steuerbaren und nichtsteuerbaren Verfahren wurden die maßgebenden Belastungszustände (Einwirkungen) detailliert angegeben.

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c) Die Ermittlung von Bodenkennwerten für Locker- und Festgestein wurde überarbeitet. Für die Anpassung der Bodenkennwerte eines geotechnischen Berichtes an die spezielle Situation des Vortriebes werden Faktoren als Richtwerte angegeben. Die Bodenkennwerte sowie die bodenmechanischen Kenngrößen, mit denen die Erdlast weiterhin nach dem Silomodell ermittelt wird, werden in Abhängigkeiten von der Lagerungsdichte bzw. Konsistenz der Böden als Richtwerte angegeben. d) Bei der Beschreibung der Belastungsfälle erfolgte eine Anpassung an das Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127. e) Die Mindestschnittkraftbemessung zur Berücksichtigung von Führungskräften (bisher nur für den geradlinigen Vortrieb geregelt) wurde für Kurvenfahrten ergänzt. f) Es wurden zusätzlich Mindestwerte für Wanddicken/Radius-Verhältnisse angegeben. g) Für die zulässigen Axialkräfte beim Vortrieb wurden die Gleichungen auch für gekrümmte Trassen entwickelt, die Steuerbewegungen sowie zulässige Toleranzen für die Rechtwinkligkeit der Stirnflächen der Rohre berücksichtigen. h) Für die Druckübertragungsringe wurden Empfehlungen zur Ermittlung des Druckspannungs-Stauchungsverhaltens unter zyklischer Belastung sowie Anhaltswerte für die E-Moduln der Druckübertragungsringe angegeben. i) Für Vortriebsrohre im Festgestein und Übergangsbereich (Lockergestein/Festgestein) wurden Angaben für Belastungen quer zur Rohrachse und für das Auflager des Rohres gemacht. j) Punktlasten können je nach Bodenart oder Einbauverfahren auftreten. Für Punktlasten wurden keine konkreten Annahmen, mechanische Modelle und Einwirkungen angegeben, hierzu sollten bei Bedarf besondere Überlegungen angestellt werden. k) Für fluidgefüllte Druckübertragungsringe wurden die erforderlichen Nachweise zusammengestellt. l) Die Stabilitätsnachweise in der Querrichtung der Rohre wurden mit Vereinfachungen den Festlegungen in Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127 angepasst und durch den Nachweis in axialer Richtung ergänzt.

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März 2014

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DWA-A 161 m) Der Nachweis der Vergleichsspannungen wurde für anisotrope Werkstoffe mit unterschiedlichen Zug- und Druckfestigkeiten erweitert. n) Die Bemessungstabellen für Stahlrohre wurden nicht beibehalten. o) Die Nachweise gegen Ermüdung unter nicht vorwiegend ruhenden Lasten wurden überarbeitet. p) Druck- und zugkraftschlüssige Verbindungen wurden aufgenommen. q) Das Arbeitsblatt wurde auf das Teilsicherheitskonzept umgestellt. r) Bei Verkehrslasten wurde der horizontale Anteil berücksichtigt. s) Für die Straßenverkehrslasten wurde der DIN-Fachbericht 101 zugrunde gelegt. Die bisherigen Straßenverkehrslasten SLW60, SLW30 und LKW12 entfallen. t) Für die Eisenbahnverkehrslasten (LM 71) wurden dynamische Stoßbeiwerte nach dem DIN-Fachbericht 101 angegeben. u) Beim Ermüdungsnachweis unter nicht vorwiegend ruhender Belastung darf der dynamische Spannungsanteil unter Berücksichtigung des horizontalen Erddruckes aus Verkehr berechnet werden. Die zulässige Schwingbreite 2σA muss für jeden Werkstoff mithilfe von Wöhler-Kurven ermittelt werden. Bei Eisenbahnverkehrslasten muss die zulässige Schwingbreite 2σA für 1 × 108 Lastwechsel und bei den anderen Verkehrslasten für 2 × 106 Lastwechsel bestimmt werden. Die DWA-Arbeitsgruppe ES-5.5 „Statische Berechnung von Entwässerungsanlagen – offene Bauverfahren“ erarbeitet derzeit ein eigenständiges Arbeitsblatt DWA-A 127-10, in dem Kennwerte der Rohrwerkstoffe zur statischen Berechnung von Abwasserleitungen und -kanälen festgeschrieben werden. Bis zum Erscheinen dieses Arbeitsblattes bleibt der Anhang A dieses Arbeitsblattes gültig. Der Anwender dieses Arbeitsblattes muss – bis zum Erscheinen des Arbeitsblattes DWA-A 127-10 – im Einzelfall prüfen, ob die angegebenen Werkstoffkennwerte zutreffend sind. Hinweis Unter werden dem Anwender Rechenbeispiele zum kostenfreien Download in einem geschlossenen Benutzerbereich („DWAdirekt“) auf der DWA-Homepage zur Verfügung gestellt. Zum geschlossenen Benutzerbereich gelangen Sie durch Eingabe Ihres Benutzernamens und Passwortes. Sofern Sie noch nicht registriert sind, können Sie über den angegebenen Link Ihren Autorisierungscode erfragen, der Ihnen dann per E-Mail zugeschickt wird.

Frühere Ausgaben

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Arbeitsblatt ATV-A 161:1990-01 bzw. Merkblatt DVGW GW 312:1990-01

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DWA-A 161

Verfasser Das Arbeitsblatt wurde von der DWA-Arbeitsgruppe ES-5.6 „Statische Berechnung von Entwässerungsanlagen – geschlossene Bauverfahren“ im DWA-Fachausschuss ES-5 „Bau“ erstellt, der folgende Mitglieder angehören: BECKMANN, Dietmar

Dr.-Ing., Bochum

BOHLE, Ulrich

Dr.-Ing., Aachen

BRUNE, Peter

Dipl.-Ing., Saarbrücken

FALK, Christian

Dr.-Ing., Dortmund

FLICK, Karl-Heinz

Bau.-Ass., Dipl.-Ing., Köln (stellv. Sprecher)

GRAßMANN, André

Dipl.-Ing., Essen

HERBORN, Stephan

Dipl.-Ing., Frankfurt (bis 2008)

HOCH, Albert

Prof. Dr.-Ing., Nürnberg (Sprecher ab 2004)

HORNUNG, Karl

Dr.-Ing., Neuhausen a. d. F. (bis 2003)

KLEIN, Joachim

Dr.-Ing., Essen (bis 2003)

LEONHARDT, Günther

Dr.-Ing., Düsseldorf (Sprecher bis 2003)

NOWACK, Reinhard

Dipl.-Ing., Ehringshausen †

RIPPL, Kurt

Dipl.-Ing., Nürnberg

SCHMIDT-THRÖ, Gerfried

Dr.-Ing., Burghausen

SIELER, Ulrich

Dipl.-Ing., Nürnberg

WALLMANN, Ulrich

Dipl.-Ing., Bottrop

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Als Gäste haben mitgewirkt: GOLLWITZER, Leonhard

Dipl.-Ing., Mantel

KONRAD, Günter

Dipl.-Ing., Stuttgart

TECKEMEIER, Hartmut

Dipl.-Ing., Bonn

VOLLMERING, Lutz

Dipl.-Ing., Mochau

WELLMANN, Andreas

Dipl.-Ing., Troisdorf

Projektbetreuer in der DWA-Bundesgeschäftsstelle: BERGER, Christian

DWA-Regelwerk

Dipl.-Ing., Hennef Abteilung Wasser- und Abfallwirtschaft

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DWA-A 161

Inhalt ................................................................................................................................................................

3 

Verfasser ................................................................................................................................................................

5 

Bilderverzeichnis ......................................................................................................................................................

9 

Tabellenverzeichnis..................................................................................................................................................

10 

Benutzerhinweis .......................................................................................................................................................

11 

1 

Anwendungsbereich ...............................................................................................................................

11 

2 

Normative Verweisungen.......................................................................................................................

11 

3 

Begriffe, Symbole, Einheiten und Abkürzungen ...................................................................................

15 

3.1 

Begriffe ....................................................................................................................................................

15 

3.1.1

Einwirkungen (siehe auch DIN EN 1990)) ...............................................................................................

15

3.1.1.1

Direkte Einwirkung ..................................................................................................................................

15

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Vorwort

3.1.1.2

Indirekte Einwirkung ...............................................................................................................................

15

3.1.1.3

Statische Einwirkung ...............................................................................................................................

15

3.1.1.4

Veränderliche Einwirkung ........................................................................................................................

15

3.1.1.5

Kombination von Einwirkungen (Einwirkungskombination) ....................................................................

15

3.1.2 

Führungskräfte.........................................................................................................................................

15 

3.1.3 

Belastungszustand....................................................................................................................................

15 

3.1.4 

Gradiente .................................................................................................................................................

15 

3.1.5 

Trasse ......................................................................................................................................................

15 

3.1.6 

Trassierung ..............................................................................................................................................

15 

3.1.7 

Überschnitt ..............................................................................................................................................

15 

3.2 

Symbole, Einheiten und Abkürzungen .....................................................................................................

16 

4 

Technische Angaben ..............................................................................................................................

24 

4.1 

Einbaubedingungen .................................................................................................................................

24 

4.2 

Baugrunduntersuchungen ........................................................................................................................

24 

4.3 

Bodenarten ..............................................................................................................................................

24 

4.4 

Bodenkennwerte ......................................................................................................................................

25 

4.5 

Rohrwerkstoffe ........................................................................................................................................

28 

4.6 

Teilsicherheitsbeiwerte für den Bauteilwiderstand der Rohrwerkstoffe ....................................................

28 

4.7 

Druckübertragungsring ............................................................................................................................

28 

4.7.1 

Druckübertragungsring aus Holz ..............................................................................................................

28 

4.7.2 

Druckübertragungsringe aus anderen Werkstoffen...................................................................................

28 

5 

Bauausführung .......................................................................................................................................

30 

6 

Einwirkungen auf die Vortriebsrohre ...................................................................................................

30 

6.1 

Einwirkungskombinationen auf Rohre .....................................................................................................

30 

6.2 

Einwirkungen quer zur Rohrachse ...........................................................................................................

33 

6.2.1 

Erdlast und gleichmäßig verteilte Last auf der Geländeoberfläche ...........................................................

33 

6.2.1.1 

Allgemeines..............................................................................................................................................

33 

6.2.1.2 

Abminderung der Auflast durch Gewölbebildung.....................................................................................

33 

6.2.1.3

Ausschluss der Abminderung ...................................................................................................................

35

6.2.1.4 

Erhöhung der Einwirkung aus Erdlast ......................................................................................................

35 

6

März 2014

DWA-Regelwerk

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DWA-A 161 6.2.2 

Seitlicher Erddruck ..................................................................................................................................

35 

6.2.3 

Verkehrslasten .........................................................................................................................................

37 

6.2.3.1 

Allgemeines .............................................................................................................................................

37 

6.2.3.2 

Straßenverkehrslasten..............................................................................................................................

37 

6.2.3.3 

Eisenbahnverkehrslasten ..........................................................................................................................

39 

6.2.3.4

Flugzeugverkehrslasten ............................................................................................................................

41

6.2.3.5 

Lasten aus Spezialfahrzeugen ..................................................................................................................

41 

6.2.4 

Begrenzte Flächenlasten ..........................................................................................................................

42 

6.2.5 

Eigengewicht ...........................................................................................................................................

42 

6.2.6 

Wasserfüllung bis Rohrscheitel ................................................................................................................

42 

6.2.7 

Innerer Überdruck....................................................................................................................................

42 

6.2.8 

Äußerer Wasserdruck ...............................................................................................................................

42 

6.2.9 

Gleit- und Stützmitteldruck ......................................................................................................................

42 

6.2.10 

Ringspaltverpressung ...............................................................................................................................

42 

6.2.11 

Druckluft ..................................................................................................................................................

42 

6.3 

Einwirkungen längs der Rohrachse durch Vorpresskraft ..........................................................................

42 

6.3.1  

Allgemeines .............................................................................................................................................

42 

6.3.2 

Übertragung von Längskräften .................................................................................................................

43 

6.3.3 

Übertragung von Querkräften ..................................................................................................................

43 

6.4 

Einwirkungen längs der Rohrachse durch Zugkraft ..................................................................................

43 

6.5 

Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen ................................................................................................

44 

7 

Schnittkräfte aus Einwirkungen quer zur Rohrachse...........................................................................

44 

7.1 

Allgemeines .............................................................................................................................................

44 

7.2 

Schnittkräfte ............................................................................................................................................

44 

7.2.1 

Vertikale Bodenspannungen qEv aus Erdüberdeckung während des Vortriebes .........................................

44 

7.2.2 

Vertikale Bodenspannungen qEv aus Erdüberdeckung nach dem Vortrieb.................................................

45 

7.2.3 

Vertikale Bodenspannungen pT aus Verkehr .............................................................................................

47 

7.2.4 

Horizontale Bodenspannungen pTh aus Verkehr .......................................................................................

47 

7.2.5 

Horizontale Bodenspannungen q0h aus Erdüberdeckung während des Vortriebes ....................................

47 

7.2.6 

Horizontale Bodenspannungen qEh aus Erdüberdeckung nach dem Vortrieb ............................................

47 

7.2.7 

Eigenlast ..................................................................................................................................................

47 

7.2.8 

Wasserfüllung bis Rohrscheitel ................................................................................................................

47 

7.2.9 

Auftrieb ....................................................................................................................................................

48 

7.2.10 

Schnittkräfte aus Wasserdruck .................................................................................................................

48 

7.2.11 

Bettungsreaktionsdruck............................................................................................................................

48 

7.3 

Mindestschnittgrößen zur Berücksichtigung von Beanspruchungen aus Führungskräften ........................

48 

8 

Annahmen zu Einwirkungen quer zur Rohrachse bei Vortrieb im Festgestein ..................................

49 

8.1 

Allgemeines .............................................................................................................................................

49 

8.2 

Erdlast .....................................................................................................................................................

49 

8.2.1 

Vortrieb mit Auflagerung im Festgestein und Überlagerung mit Lockerboden .........................................

49 

8.2.2 

Vortrieb vollständig im Festgestein ..........................................................................................................

49 

8.3 

Verformungsmodul ..................................................................................................................................

51 

8.4 

Seitendruckbeiwert ..................................................................................................................................

51 

8.5 

Auflagerwinkel .........................................................................................................................................

51 

9 

Bemessung quer zur Rohrachse ............................................................................................................

53 

9.1 

Allgemeines .............................................................................................................................................

53 

9.2 

Erforderliche Nachweise ..........................................................................................................................

53 

DWA-Regelwerk

März 2014

7

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DWA-A 161 9.3 

Bauteilnachweise .....................................................................................................................................

53 

9.3.1 

Mindestwanddicken .................................................................................................................................

53 

9.3.2 

Mindestbewehrung ..................................................................................................................................

56 

9.4 

Standsicherheitsnachweise .......................................................................................................................

56 

9.4.1  

Allgemeines..............................................................................................................................................

56 

9.4.2 

Verformungsnachweis ..............................................................................................................................

56 

9.4.3 

Spannungs-Dehnungsnachweise quer zur Rohrachse ...............................................................................

57 

9.4.3.1

Allgemeines..............................................................................................................................................

57

9.4.3.2

Stahlbeton................................................................................................................................................

57

9.4.3.3

Steinzeug .................................................................................................................................................

57

9.4.3.4

UP-GF ......................................................................................................................................................

58

9.4.3.5

Stahl und duktiles Gusseisen ....................................................................................................................

58

9.4.4

Stabilitätsnachweis ..................................................................................................................................

59

9.4.4.1

Allgemeines..............................................................................................................................................

59

9.4.4.2

Nachweis bei vollständiger Bettung des Rohres .......................................................................................

59

9.4.4.3

Nachweis ohne Bettung des Rohres..........................................................................................................

60

9.4.5

Ermüdungsnachweis unter nicht vorwiegend ruhender Belastung ...........................................................

61

9.4.5.1

Allgemeines..............................................................................................................................................

61

9.4.5.2

Ermüdungsnachweis bei Stahlbeton-, Beton-, UP-GF-, Guss- und Steinzeugrohren ..................................

63

9.4.5.3

Ermüdungsnachweis bei Stahlrohren .......................................................................................................

63

9.4.6

Druckrohre ...............................................................................................................................................

63

10 

Berechnung längs der Rohrachse ..........................................................................................................

64 

10.1 

Führungskräfte.........................................................................................................................................

64 

10.2 

Grundsätzliches zur Berechnung ..............................................................................................................

64 

10.3 

Druckkraftübertragung ............................................................................................................................

65 

10.4 

Druck- und zugkraftschlüssige Rohrverbindungen ...................................................................................

74 

10.5 

Zugkraftschlüssige Rohrverbindungen .....................................................................................................

74 

11 

Interaktionsnachweise ...........................................................................................................................

74 

12 

Beulnachweise für Beanspruchungen in axialer Richtung...................................................................

75 

12.1 

Stahlrohre ................................................................................................................................................

75 

12.2 

Kunststoffrohre (GFK und Thermoplaste) ................................................................................................

76 

Anhang A (informativ) Werkstoffkennwerte (charakteristische Werte) für Rohre ...............................................

77 

Fußnoten zur Werkstofftabelle (Anhang A) .............................................................................................

79

Anhang B (informativ) Mindestangaben für die statische Berechnung von Vortriebsrohren ...............................

81 

Hinweise und Erläuterungen zu den Mindestangaben für die statische Berechnung von Vortriebsrohren

83 

Anhang C (normativ) Standardprüfung zur Bestimmung des rechnerischen Materialkennwertes Ecal von Druckübertragungsringen aus Holz und Holzwerkstoffen ...........................................................

85 

Anhang D  Baugrund ................................................................................................................................................

87 

D.1

(informativ) Klassifikation der Lockergesteine – Bodenklassifizierung; Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (nach DIN 18196)) ........................................................................

87

(informativ) Geotechnischer Bericht – Anforderungen an einen geotechnischen Bericht (Baugrundgutachten) für die Bemessung von Vortriebsrohren.................................................................

89

D.2.1 

Mindestangaben .......................................................................................................................................

89 

D.2.2 

Vollständige Angaben ..............................................................................................................................

89 

D.2.3 

Angaben für ein Vortriebsrohr im Festgestein ..........................................................................................

90 

D.2

8

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Anhang E (informativ) Zugkräfte, Biegeradien und Abwinkelbarkeiten ................................................................

91 

Mindest-Biegeradien von Polyethylenrohren ............................................................................................

91 

Anhang F (informativ) Lastausbreitungsmodell für LM1 ........................................................................................

96 

Lastausbreitungsmodell ...........................................................................................................................

96 

Anhang G (informativ) Quellen und Literaturhinweise ..........................................................................................

98 

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Bilderverzeichnis Bild 1:

Belastungsbild in Anlehnung an TERZAGHI (1954) ....................................................................................

34 

Bild 2:

Abminderungsfaktor  für K1 = 0,5 und  = ’/2 ....................................................................................

34 

Bild 3:

Lastbild zu Lastmodell 1 (LM1) gemäß DIN EN 1991-2 (Bodenspannungen aus den Tandemsystemen mit 480 kN und 320 kN Gesamtlast ohne Gleichlasten in den Fahrstreifen 1 und 2) ...

37 

Bild 4:

Vertikale Bodenspannungen pT in kN/m² in Abhängigkeit von der Rohrlänge LR, Überdeckungen h = 1 m bis 10 m ............................................................................................................

38 

Bild 5:

Ausbreitung der vertikalen Lasten aus Eisenbahnverkehr; Definition von Druckbereich und Einflussbereich .........................................................................................................................................

39 

Bild 6:

Bodenspannung p infolge von Eisenbahnverkehrslasten ..........................................................................

40 

Bild 7:

Lastbilder der Bemessungsflugzeuge (BFZ) ..............................................................................................

41 

Bild 8:

Bodenspannung pT infolge von Flugzeugverkehrslasten ...........................................................................

41 

Bild 9:

Vortrieb mit Auflagerung im Festgestein und Überlagerung mit Lockerboden .........................................

50 

Bild 10:

Vortrieb vollständig im Festgestein ..........................................................................................................

50 

Bild 11:

Erläuterung zu mq0 = mpEv, nq0 = npEv und mqh = mpEh, nqh = npEh ..............................................................

51 

Bild 12:

Erläuterung zu mg, ng und mW, nW ............................................................................................................

51 

Bild 13:

Durchschlagbeiwert D für den kritischen äußeren Wasserdruck .............................................................

60 

Bild 14a:

Vertikale Bodenspannungen aus Verkehrslast (LM3) pT in kN/m2 in Rohrscheitelhöhe für alle Rohre und Überdeckungen bis 4 m; h‘ setzt sich aus der Überdeckungshöhe h und der Dicke des Fahrbahnbelags hF zusammen. ...........................................................................................................

62 

Bild 14b:

Horizontale Bodenspannungen aus Verkehrslast (LM3) pTh in kN/m2 für alle Rohre und Kämpferhöhen hK bis 4 m, für den Erddruckbeiwert K2 = 0,4. Für andere Werte von K2 gilt: pTh = K2 ·Ablesewert/0,4 ...

62 

St,0

Bild 15:

Rechenwert

in Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser........................................................................

66 

Bild 16:

Beiwert κR1 zur Vermeidung von Randabplatzungen ...............................................................................

67 

Bild 17:

Beiwert κR2 zur Vermeidung von Rissen aus Spaltzug .............................................................................

67 

Bild 18:

Verformungsbeiwert b in Abhängigkeit des Verhältnisses von Rohrlänge zu Rohraußendurchmesser ....

69 

Bild 19:

Materialkennwert Ecal für Vollholz (Fichte, Tanne) mit einer Dicke von 20 mm .......................................

71 

Bild 20:

Materialkennwert Ecal für Spanplatte mit einer Dicke von 18 mm ............................................................

71 

Bild 21:

Materialkennwert Ecal für OSB-Platte mit einer Dicke von 22 mm ............................................................

72 

Bild 22:

Spannungsverhältnis max/0 in Abhängigkeit vom Fugenklaffungsmaß zk/da,min bei DÜR aus Holz oder Holzwerkstoffen ................................................................................................................

73 

LR

Bild 23:

Spannungsverhältnis max/0 in Abhängigkeit vom Fugenklaffungsmaß zk/da,min ohne DÜR .....................

73 

Bild C.1:

Beispiel eines Druckspannungs-Stauchungsdiagramms einer Standardprüfung .......................................

86 

Bild F.1:

Lastverteilung in Rohrlängsrichtung bei Längsüberfahrung .....................................................................

96 

Bild F.2:

Lastverteilung quer zur Rohrleitung mit Begegnungsverkehr bei Längsüberfahrung ................................

97 

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März 2014

9

DWA-A 161

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Tabellenverzeichnis Tabelle 1:

Bodengruppen .....................................................................................................................................

25 

Tabelle 2:

Rechenwerte für die Bodengruppen G1 bis G4 ....................................................................................

25 

Tabelle 3:

Berechnungswerte für nichtbindige Böden G1, G2 ..............................................................................

26 

Tabelle 4:

Berechnungswerte für bindige Böden G3, G4 ......................................................................................

27 

Tabelle 5:

Einflussfaktor infolge des Vortriebes in Lockergestein .........................................................................

27 

Tabelle 6:

Teilsicherheitsbeiwerte für den Bauteilwiderstand ..............................................................................

29 

Tabelle 7:

Lasten und Einwirkungskombinationen auf Rohre in Abhängigkeit vom Rohrvortriebsverfahren – nichtsteuerbare Verfahren ................................................................................................................

31 

Tabelle 8:

Lasten und Einwirkungskombinationen auf Rohre in Abhängigkeit der Rohrvortriebsverfahren – steuerbare Verfahren ........................................................................................................................

32 

Tabelle 9:

Beiwert des seitlichen Bettungswinkels................................................................................................

36 

Tabelle 10:

Beiwert f zur Berücksichtigung des seitlichen Erddruckes aus Verkehrslasten ......................................

39 

Tabelle 11:

Bodenspannungen p infolge von Eisenbahnverkehrslasten ..................................................................

40 

Tabelle 12:

Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen (Bau- und Betriebszustand) ................................................

45 

Tabelle 13:

Momenten- und Normalkraftbeiwerte für Auflagerwinkel 2= 180° ..................................................

46 

Tabelle 14:

Momenten- und Normalkraftbeiwerte für Auflagerwinkel 2= 90° ....................................................

46 

Tabelle 15:

Empfohlener Einflussfaktor f2,F für den Vortrieb im Festgestein ...........................................................

50 

Tabelle 16:

Momenten- und Normalkraftbeiwerte für über den Baugrund eingeleitete Lasten nach HORNUNG & KITTEL (1989) für einige Beispiele (Stützung cos-förmig radial, Auflast rechteckförmig  = 90°) ..........................................................................................................

52 

Tabelle 17:

Momenten- und Normalkraftbeiwerte für Eigenlast und Wasserfüllung nach HORNUNG & KITTEL (1989) für einige Beispiele (Stützung cos-förmig radial, Auflast rechteckförmig  = 90°) ..................

52 

Tabelle 18:

Erforderliche Nachweise ......................................................................................................................

53 

Tabelle 19:

Mindestwanddicken.............................................................................................................................

54 

Tabelle 20:

Mindestwanddicke für Stahlrohre........................................................................................................

55 

Tabelle 21:

Abminderungsfaktor T .......................................................................................................................

61 

Tabelle 22:

Zulässige Spannungsdoppelamplituden für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Stahlrohren (entspricht DS 804, Tabelle 32 Kerbgruppe KV und Tabelle 33 Kerbgruppe WI) in N/mm2, gültig für 2 × 106 Lastwechsel..............................................................................................................

64 

Tabelle 23:

Rechenwert Δacal in Abhängigkeit von Nennweite und Rohrwerkstoff .................................................

66 

Tabelle D.1: Bodenklassifizierung – Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (Klassifikation der Lockergesteine) – Teil 1 .......................................................................................................................

87 

Tabelle D.2: Bodenklassifizierung – Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (Klassifikation der Lockergesteine) – Teil 2 .......................................................................................................................

88 

Tabelle D.3: Vortrieb im Lockergestein – erforderliche Angaben zum Baugrund .....................................................

89 

Tabelle D.4: Vortrieb im Festgestein – erforderliche Angaben zum Baugrund und Auflagerwinkel..........................

90 

Tabelle E.1:

Zulässige Zugkräfte für PE-80/PE-Xa-Rohre ........................................................................................

92 

Tabelle E.2:

Zulässige Zugkräfte für PE-100-Rohre .................................................................................................

93 

Tabelle E.3:

Zulässige Zugkräfte und Mindest-Biegeradien für Stahlrohre nach DIN 2460 mit ZM-Auskleidung .....

94 

Tabelle E.4:

Zulässige Zugkräfte, Abwinkelbarkeiten und Kurvenradien von Rohren aus duktilem Gusseisen mit Muffen BLS (inkl. VRS-T für DN 80 bis 500 und TKF für DN 600 bis 1000) bzw. TIS-K (Typ-Prüfdruck PTyp = PFA  1,5 + 5 bar, abgemindert mit Sicherheitsbeiwert S = 1,1 für Bauzustand) ......................................................................................................................

95 

Tabelle F.1:

Fallunterscheidung für die mittragende Länge nach Bild F.1 ...............................................................

96 

Tabelle F.2:

Fallunterscheidung für die mittragende Breite nach Bild F.2 ...............................................................

97 

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DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Benutzerhinweis Dieses Arbeitsblatt ist das Ergebnis ehrenamtlicher, technisch-wissenschaftlicher/wirtschaftlicher Gemeinschaftsarbeit, das nach den hierfür geltenden Grundsätzen (Satzung, Geschäftsordnung der DWA und dem Arbeitsblatt DWA-A 400) zustande gekommen ist. Für dieses besteht nach der Rechtsprechung eine tatsächliche Vermutung, dass es inhaltlich und fachlich richtig sowie allgemein anerkannt ist. Jedermann steht die Anwendung des Arbeitsblattes frei. Eine Pflicht zur Anwendung kann sich aber aus Rechts- oder Verwaltungsvorschriften, Vertrag oder sonstigem Rechtsgrund ergeben. Dieses Arbeitsblatt ist eine wichtige, jedoch nicht die einzige Erkenntnisquelle für fachgerechte Lösungen. Durch seine Anwendung entzieht sich niemand der Verantwortung für eigenes Handeln oder für die richtige Anwendung im konkreten Fall; dies gilt insbesondere für den sachgerechten Umgang mit den im Arbeitsblatt aufgezeigten Spielräumen.

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1

Anwendungsbereich

2

Normative Verweisungen

Dieses Arbeitsblatt gilt für die statische Berechnung von Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, die nach dem Rohrvortriebsverfahren mit gerader oder gekrümmter Linienführung, in nichtbindigen oder bindigen Böden (Lockerböden gemäß DIN 18319) mit statischer Kraft entsprechend dem Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304 eingebaut werden. Es gilt auch für Vortriebe, die vollständig oder teilweise im Festgestein durchgeführt werden, wobei besondere Überlegungen angestellt werden müssen.

Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Anwender dieses Teils des DWA/DVGW-Regelwerkes werden jedoch gebeten, die jeweils neuesten Ausgaben der nachfolgend angegebenen normativen Dokumente anzuwenden. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). Aufgeführte DIN-Normen können Bestandteil des DWA/DVGW-Regelwerkes sein.1)

Für Rohre, die mit dynamischer Energie vorgetrieben werden, kann dieses Arbeitsblatt sinngemäß angewendet werden. Dies gilt – soweit nicht in diesem Arbeitsblatt erwähnt – auch bei entsprechender Anpassung für dem Rohrvortrieb verwandte Verfahren. Für Rohre, die innerhalb einer Vortriebsstrecke in offener Bauweise in Schächten oder Anschlussstrecken eingebaut werden, ist Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127 maßgebend.

DIN CEN/TS 15223, Kunststoff-Rohrleitungssysteme – Gültige Berechnungsparameter von erdverlegten thermoplastischen Rohrleitungssystemen DIN EN ISO 9967, Thermoplastische Rohre – Bestimmung des Verformungsverhaltens DIN EN ISO 12162, Thermoplastische Werkstoffe für Rohre und Formstücke für Anwendungen unter Druck – Klassifizierung, Werkstoffkennzeichnung und Gesamtbetriebs(berechnungs-)Koeffizient DIN EN 295-1, Steinzeugrohrsysteme für Abwasserleitungen und -kanäle – Teil 1: Anforderungen an Rohre, Formstücke und Verbindungen DIN EN 295-3, Steinzeugrohrsysteme für Abwasserleitungen und -kanäle – Teil 3: Prüfverfahren DIN EN 295-7, Steinzeugrohrsysteme für Abwasserleitungen und -kanäle – Teil 7: Anforderungen an Rohre und Verbindungen beim Rohrvortrieb DIN EN 300, Platten aus langen, flachen, ausgerichteten Spänen (OSB) – Definitionen, Klassifizierung und Anforderungen

1) Auf Datierungen wurde generell verzichtet (siehe Vorwort).

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DWA-A 161 DIN EN 312, Spanplatten – Anforderungen DIN EN 545, Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und ihre Verbindungen für Wasserleitungen – Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 598, Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und ihre Verbindungen für die AbwasserEntsorgung – Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 877, Rohre und Formstücke aus Gusseisen, deren Verbindungen und Zubehör zur Entwässerung von Gebäuden – Anforderungen, Prüfverfahren und Qualitätssicherung DIN EN 1225, Kunststoff-Rohrleitungssysteme – Rohre aus glasfaserverstärkten duroplastischen Kunststoffen (GFK) – Ermittlung des Kriechfaktors unter Feuchteeinfluß und Berechnung der spezifischen Langzeit-Ringsteifigkeit (zurückgezogen) DIN EN 1228, Kunststoff-Rohrleitungssysteme – Rohre aus glasfaserverstärkten duroplastischen Kunststoffen (GFK) – Ermittlung der spezifischen Anfangs-Ringsteifigkeit DIN EN 1401-1, Kunststoff-Rohrleitungssysteme für erdverlegte drucklose Abwasserkanäle und -leitungen – Weichmacherfreies Polyvinylchlorid (PVC-U) – Teil 1: Anforderungen an Rohre, Formstücke und das Rohrleitungssystem

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DIN EN 1561, Gießereiwesen – Gusseisen mit Lamellengraphit DIN EN 1796, Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Wasserversorgung mit oder ohne Druck – Glasfaserverstärkte duroplastische Kunststoffe (GFK) auf der Basis von ungesättigtem Polyesterharz (UP) DIN EN 1778, Charakteristische Kennwerte für geschweißte Thermoplast-Konstruktionen – Bestimmung der zulässigen Spannungen und Moduli für die Berechnung von Thermoplast-Bauteilen DIN EN 1852-1, Kunststoff-Rohrleitungssysteme für erdverlegte drucklose Abwasserkanäle und -leitungen – Polypropylen (PP) – Teil 1: Anforderungen an Rohre, Formstücke und das Rohrleitungssystem DIN EN 1916, Rohre und Formstücke aus Beton, Stahlfaserbeton und Stahlbeton DIN EN 1990, Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung DIN EN 1991-2, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken

DIN EN 1991-2/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken DIN EN 1992-1-1, Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau DIN EN 1992-1-1/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau DIN EN 1992-2, Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 2: Betonbrücken – Bemessungs- und Konstruktionsregeln DIN EN 1992-2/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 2: Betonbrücken – Bemessungs- und Konstruktionsregeln DIN EN 1992-3, Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 3: Silos und Behälterbauwerke aus Beton DIN EN 1992-3/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 3: Silos und Behälterbauwerke aus Beton DIN EN 1993-1-1, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau DIN EN 1993-1-1/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau DIN EN 1993-1-3, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-3: Allgemeine Regeln – Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche DIN EN 1993-1-3/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-3: Allgemeine Regeln – Ergänzende Regeln für kaltgeformte dünnwandige Bauteile und Bleche DIN EN 1993-1-5, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-5: Plattenförmige Bauteile DIN EN 1993-1-5/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-5: Plattenförmige Bauteile

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DWA-Regelwerk

DWA-A 161 DIN EN 1993-1-6, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen

DIN EN 1997-1/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln

DIN EN 1993-1-6/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen

DIN EN 10208-1, Stahlrohre für Rohrleitungen für brennbare Medien – Technische Lieferbedingungen – Teil 1: Rohre der Anforderungsklasse A (zurückgezogen)

DIN EN 1993-1-8, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen DIN EN 1993-1-8/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen DIN EN 1993-1-9, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-9: Ermüdung DIN EN 1993-1-9/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-9: Ermüdung DIN EN 1993-1-10, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung

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DIN EN 1993-1-10/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung DIN EN 1993-1-11, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl DIN EN 1993-1-11/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl DIN EN 1993-2, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 2: Stahlbrücken DIN EN 1993-2/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 2: Stahlbrücken DIN EN 1993-2/NA/A1, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 2: Stahlbrücken, Änderung 1 DIN EN 1997-1, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln

DWA-Regelwerk

DIN EN 10208-2, Stahlrohre für Rohrleitungen für brennbare Medien – Technische Lieferbedingungen – Teil 2: Rohre der Anforderungsklasse B (zurückgezogen) DIN EN 10217-1, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 1: Rohre aus unlegierten Stählen mit festgelegten Eigenschaften bei Raumtemperatur DIN EN 10217-2, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 2: Elektrisch geschweißte Rohre aus unlegierten und legierten Stählen mit festgelegten Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen DIN EN 10217-3, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 3: Rohre aus legierten Feinkornbaustählen DIN EN 10217-4, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 4: Elektrisch geschweißte Rohre aus unlegierten Stählen mit festgelegten Eigenschaften bei tiefen Temperaturen DIN EN 10217-5, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 5: Unterpulvergeschweißte Rohre aus unlegierten und legierten Stählen mit festgelegten Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen DIN EN 10217-6, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 6: Unterpulvergeschweißte Rohre aus unlegierten Stählen mit festgelegten Eigenschaften bei tiefen Temperaturen DIN EN 10217-7, Geschweißte Stahlrohre für Druckbeanspruchungen – Technische Lieferbedingungen – Teil 7: Rohre aus nichtrostenden Stählen DIN EN 10224, Rohre und Fittings aus unlegiertem Stahl für den Transport von Wasser und anderen wässrigen Flüssigkeiten – Technische Lieferbedingungen DIN EN 12666-1, Kunststoff-Rohrleitungssysteme für erdverlegte Abwasserkanäle und -leitungen – Polyethylen (PE) – Teil 1: Anforderungen an Rohre, Formstücke und das Rohrleitungssystem

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DWA-A 161 DIN EN 12889, Grabenlose Verlegung und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen DIN EN 13480-3, Metallische industrielle Rohrleitungen – Teil 3: Konstruktion und Berechnung DIN EN 14364, Kunststoff-Rohrleitungssysteme für Abwasserleitungen und -kanäle mit oder ohne Druck – Glasfaserverstärkte duroplastische Kunststoffe (GFK) auf der Basis von ungesättigtem Polyesterharz (UP) – Festlegungen für Rohre, Formstücke und Verbindungen DIN 488-1, Betonstahl – Teil 1: Stahlsorten, Eigenschaften, Kennzeichnung DIN 1054, Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erdund Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1 DIN 16776-2, Kunststoff-Formmassen; Polyethylen (PE)Formmassen; Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften (zurückgezogen) DIN 18196, Erd- und Grundbau – Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke DIN 18319, VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) – Rohrvortriebsarbeiten DIN 18709-2, Begriffe, Kurzzeichen und Formelzeichen im Vermessungswesen – Ingenieurvermessung

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DIN 53457, Prüfung von Kunststoffen; Bestimmung des Elastizitätsmoduls im Zug-, Druck- und Biegeversuch (zurückgezogen) DIN 54852, Prüfung von Kunststoffen; ZeitstandBiegeversuch bei Dreipunkt- und Vierpunktbelastung (zurückgezogen) DIN V 1201, Rohre und Formstücke aus Beton, Stahlfaserbeton und Stahlbeton für Abwasserleitungen und -kanäle – Typ 1 und Typ 2 – Anforderungen, Prüfung und Bewertung der Konformität DIN V 1202, Rohrleitungen und Schachtbauwerke aus Beton, Stahlfaserbeton und Stahlbeton für die Ableitung von Abwasser – Entwurf, Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit, Bauausführung DVS 2205-2 Beiblatt 1, Geschweißte stationäre Tanks aus Thermoplasten bei Aufstellung in Gebäuden (zurückgezogen)

DWA-A 127-10, Statische Berechnung von Abwasserleitungen und -kanälen – Teil 10: Kennwerte der Rohrwerkstoffe (in Vorbereitung) DWA-M 143-15, Sanierung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden – Teil 15: Erneuerung von Abwasserleitungen und -kanälen durch Berstverfahren DVGW GW 302 (A), Qualifikationskriterien an Unternehmen für grabenlose Neulegung und Rehabilitation von nicht in Betrieb befindlichen Rohrleitungen DVGW GW 304 (A), Rohrvortrieb und verwandte Verfahren DVGW GW 320-1 (A), Erneuerung von Gas- und Wasserrohrleitungen durch Rohreinzug oder Rohreinschub mit Ringraum DVGW GW 320-2 (A), Rehabilitation von Gas- und Wasserrohrleitungen durch PE-Reliningverfahren ohne Ringraum; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung DVGW GW 321 (A), Steuerbare horizontale Spülbohrverfahren für Gas- und Wasserrohrleitungen – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung (einschließlich Korrekturblatt) DVGW GW 322-1 (A), Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserrohrleitungen mit Press-/Ziehverfahren – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung (einschließlich Korrekturblatt) DVGW GW 322-2 (A), Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserrohrleitungen – Teil 2: Hilfsrohrverfahren – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung (einschließlich Korrekturblatt) DVGW GW 323 (M), Grabenlose Erneuerung von Gasund Wasserversorgungsleitungen durch Berstlining; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung (einschließlich Korrekturblatt) DVGW GW 324 (A), Fräs- und Pflugverfahren für Gasund Wasserrohrleitungen; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung (einschließlich Korrekturblatt) DVGW GW 325 (A), Grabenlose Bauweisen für Gas- und Wasser-Anschlussleitungen; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung Ril 836.2001, Erdbauwerke und sonstige geotechnische Bauwerke planen, betreiben und instand halten; Einwirkungen (DB Netz AG) Ril 836.4502, Erdbauwerke und sonstige geotechnische Bauwerke; Querungen – Durchlässe und Rohrleitungen (DB Netz AG)

DWA-A 125, Rohrvortrieb und verwandte Verfahren ATV-DVWK-A 127, Statische Berechnung von Abwasserkanälen und -leitungen

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Ril 836.4505, Erdbauwerke und sonstige geotechnische Bauwerke; Querungen – Anforderungen an grabenlose Einbauverfahren (DB Netz AG)

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Gas- und Wasserkreuzungsrichtlinien (für DB-Anlagen) DS 804, Vorschrift für Eisenbahnbrücken und sonstige Ingenieurbauwerke (DB Netz AG) UIC-Kodex 774-1, Empfehlungen zur Ermüdungsbemessung von Eisenbahnbrücken aus Stahl- und Spannbeton DIBt 40-B1, Berechnungsempfehlungen für stehende Behälter aus glasfaserverstärkten Kunststoffen ZP WN 295, Glasierte Steinzeugrohre, Formstücke und deren Zubehör für Abwasserleitungen und -kanäle; DIN EN 295, Teil 1 bis 7 (Zertifizierungsprogramm von DIN CERTCO)

3.1.1.5 Kombination von Einwirkungen (Einwirkungskombination) Gesamtheit der Bemessungswerte für den Nachweis der Tragwerkszuverlässigkeit für einen Grenzzustand unter Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit ihres Auftretens

3.1.2

Kräfte, die beim Vortrieb infolge einer Rohr-BodenInteraktion hervorgerufen werden

3.1.3

3

Begriffe, Symbole, Einheiten und Abkürzungen

3.1

Begriffe

3.1.1

Einwirkungen (siehe auch DIN EN 19902))

Belastungszustand

Kombination verschiedener Einwirkungen

3.1.4

Gradiente

Längsprofil der Trassierungslinie (siehe DIN 18709-23))

3.1.1.1 Direkte Einwirkung

3.1.5

Gruppe von Kräften (Lasten), die auf ein Tragwerk wirken

Räumlicher Verlauf einer langgestreckten Anlage (z. B. Rohrleitung) (siehe DIN 18709-23)); hier: im Sinne von z. B. Rohrleitung

3.1.1.2 Indirekte Einwirkung Document protected by copyright. Licensed for the exclusive personal use of: Mr. Wilson Gomez Gomez, Calle 19 A No 43 B 41 41, NA Medellin

Führungskräfte

Gruppe von aufgezwungenen Verformungen oder Beschleunigungen, die z. B. durch Temperaturänderungen, Feuchtigkeitsänderung, ungleiche Setzung oder Erdbeben hervorgerufen werden

3.1.1.3 Statische Einwirkung Einwirkung, die keine bemerkenswerte Beschleunigung des Tragwerks oder der Bauteile erzeugt

3.1.6

Trasse

Trassierung

Festlegung einer Trasse in Form einer Folge von Trassenelementen (z. B. Gerade, Kreis, Übergangsbogen (z. B. Klothoide), Gradiente) (siehe DIN 18709-23))

3.1.7

Überschnitt

Die Hälfte der Differenz von Bohrlochdurchmesser und Rohraußendurchmesser (im Idealfall ein gleichmäßiger Ringspalt um die Rohrleitung) (siehe Arbeitsblatt DWAA 125/DVGW GW 3044))

3.1.1.4 Veränderliche Einwirkung Einwirkung, deren zeitliche Größenordnung nicht vernachlässigbar ist oder für die die Änderung nicht immer in der gleichen Richtung stattfindet

2) Ausgabe 2010-12.

DWA-Regelwerk

3) Ausgabe 1986-04. 4) Ausgabe 2008-12.

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DWA-A 161 3.2

Symbole, Einheiten und Abkürzungen

Es werden jeweils die gebräuchlichsten Einheiten angegeben. Sofern erforderlich, können auch davon abweichende Einheiten verwendet werden.

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Symbol/ Abkürzung

Einheit

A

mm², m²

Api

–

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

di,max

mm

Größter Rohrinnendurchmesser

dm

mm

Mittlerer Rohrdurchmesser

dyn MpT

kNm/m

Dynamisches Biegemoment durch vertikale Bodenspannung aus Verkehrslast

Fläche

* dyn MpT

kNm/m

Abminderungsfaktor für Biegemomente aus Erd- und Verkehrslast

Dynamisches Biegemoment infolge Bettungsreaktionsdruck aus Verkehrslast

dyn NpT

kN/m

Dynamische Normalkraft durch vertikale Bodenspannung aus Verkehrslast

* dyn N pT

kN/m

Dynamische Normalkraft infolge Bettungsreaktionsdruck aus Verkehrslast

Benennung

aa

mm

Äußerer Randabstand des Druckübertragungsringes

ai

mm

Innerer Randabstand des Druckübertragungsringes

am

mm

Mittelwert der Randabstände des Druckübertragungsringes

dyn p T

kN/m²

Dynamische Bodenspannung infolge Verkehrslast

ax

m

Radaufstandsfläche in Rohrlängsrichtung

dyn pTh

kN/m²

Dynamischer Druck infolge horizontaler Verkehrslast

ay

m

Radaufstandsfläche quer zur Rohrleitung

* dyn pTh

kN/m²

Dynamischer Spannungsanteil infolge horizontaler Verkehrslast

BFZ

t

Bemessungsflugzeug

m

Rechnerische Einflussbreite des Bodens in der Rohrscheitelebene

dyn σ pT, a

N/m²

b

Dynamischer Spannungsanteil, Rohrinnenseite

bm

m

Mittragende Breite

dyn σpT,i

N/m²

Dynamischer Spannungsanteil, Rohraußenseite

bm1R

m

Mittragende Breite, ein Rad

dyn σpT

N/mm²

bm2R

m

Mittragende Breite, zwei Räder

Dynamische Spannung infolge Eisenbahn-Verkehrslast aus LM 71

Cx

–

Beiwert zur Bestimmung der Axialbeulspannung

E

N/mm²

Elastizitätsmodul (Stahl)

c

kN/m²

Kohäsion

EB

N/mm²

Verformungsmodul des Bodens

Ecal

N/mm²

Rechenwert der Steifigkeit des Druckübertragungsringes aus Holz und Holzwerkstoffen

Ecal,i

N/mm²

Rechenwert der Steifigkeit der Schicht i des Druckübertragungsringes

EF

N/mm²

Verformungsmodul des Gebirges

ER

N/mm²

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung

ER,K

N/mm²

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung, Kurzzeit

ER,L

N/mm²

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung, Langzeit

ch,qv

–

Beiwert des seitlichen Bettungswinkels

c*v

–

Beiwert für den Bettungsreaktionsdruck

D DA, da DN

– m, mm –

Lagerungsdichte des Bodens Außendurchmesser Nennweite

da,DÜR

mm

Außendurchmesser des Druckübertragungsringes

da,min

mm

Kleinster Rohraußendurchmesser

di

mm

Rohrinnendurchmesser

di,DÜR

mm

Innendurchmesser des Druckübertragungsringes

16

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

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Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

ER,LK

N/mm²

Gewichteter Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung

ER,m

N/mm²

Ersatz-Elastizitätsmodul bei orthotropen Kunststoffen

ER,x

N/mm²

E0

N/mm²

e

–

e

mm

ex

m

Achsabstand in Fahrzeuglängsrichtung

ey

m

Abstand der Lastschwerpunkte der Doppelräder zweier parallel fahrender Schwerlastfahrzeuge

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

h

m

Überdeckungshöhe über Rohrscheitel bzw. Überdeckungshöhe von Oberkante Schwelle bis Oberkante Rohr bei Eisenbahnverkehrslasten

Einaxialer Druck-E-Modul des Rohrwerkstoffes in Längsrichtung

h´

m

Ersatzhöhe für den Lastausbreitungswinkel

Grundwert des Verformungsmoduls für gewachsene Böden

hB

m

Überdeckungshöhe von Unterkante Schotter bis Oberkante Rohr

hF

m

Höhe des Straßenbelags

hK

m

Bodenüberdeckung bis Kämpferhöhe

hW

m

Höhe des Wasserspiegels über Rohrsohle

Eulersche Zahl (2,718281…) Exzentrizität

I

mm4/mm

IC

–

Konsistenz

Ip

–

Plastizitätszahl

K*

–

Beiwert des Bettungsreaktionsdruckes

Beiwert für Seitendruck aus Straßenverkehrslasten

K1

–

Erddruckverhältnis

Fj

kN

Zulässige Vorpresskraft

F1

kN

Radlast (Fahrzeug 1, Fahrstreifen 1)

F2

kN

f

–

Radlast (Fahrzeug 2, Fahrstreifen 2)

Flächenträgheitsmoment

fctm

N/mm2

Mittlere Zugfestigkeit des Betons

K2

–

Seitendruckbeiwert (Erddruckverhältnis)

fd

N/mm2

Bemessungswert der Rohrfestigkeit

K2,0

–

Seitendruckbeiwert im ungestörten Boden

ki

–

Abminderungsfaktor für die reale Beulspannung

fk

N/mm2

fR

–

ftm

N/mm2

Charakteristische Festigkeit des Rohrwerkstoffes Faktor bei RohrVergleichsspannung Mittlere Zugfestigkeit des Rohrwerkstoffes (in radialer Richtung)

fy

N/mm²

Streckgrenze bzw. Dehngrenze

fy,k

N/mm²

Streckgrenze (Stahl)

f1

–

Faktor für die Lagerungsdichte

f2

–

Einflussfaktor infolge des Vortriebes in Lockergestein

f2,F

–

Einflussfaktor infolge des Vortriebes in Festgestein

f3

–

Spannungsabhängiger Erhöhungsfaktor

DWA-Regelwerk

krit pa,d

kN/m²

Kritischer äußerer Flüssigkeitsdruck, Bemessungswert

krit qv,d

kN/m²

Kritischer vertikaler Erddruck, Bemessungswert

Lm2R

m

Länge der Lastausbreitung von zwei Rädern im Rohrscheitel

LR

m

Länge des Einzelrohres

LxR

m

Länge der Lastausbreitung im Rohr vom Scheitel bis zum Kämpfer

L

m

Maßgebende Länge für den Stoßbeiwert

März 2014

17

DWA-A 161

Symbol/ Abkürzung

mm

l

Benennung

Länge der Zylinderschale (Rohrlänge)

lm

m

M

kNm/m

Biegemoment

MA,d

kNm/m

Biegemoment durch Auftrieb, Bemessungswert

Md

kNm/m

Biegemoment, Bemessungswert

M dKämpfer

kNm/m

Biegemoment am Kämpfer, Mindestschnittgröße für Führungskräfte, Bemessungswert

Symbol/ Abkürzung

Einheit

kNm/m

Biegemoment am Scheitel, Mindestschnittgröße für Führungskräfte, Bemessungswert

M dSohle

kNm/m

Biegemoment an der Sohle, Mindestschnittgröße für Führungskräfte, Bemessungswert

Benennung

Mqh,d

kNm/m

Biegemoment durch horizontale Bodenspannung aus Erdüberdeckung beim Vortrieb, Bemessungswert

Mqh*,d

kNm/m

Biegemoment durch horizontalen Bettungsreaktionsdruck, Bemessungswert

MqTh*,d

kNm/m

Biegemoment durch horizontalen Bettungsreaktionsdruck aus Verkehrslast, Bemessungswert

Mre,d

kNm/m

Biegemoment durch restliche Einwirkungen, Bemessungswert

MST,d

kNm/m

Biegemoment durch vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung und Verkehrslast, Bemessungswert

MW,d

kNm/m

Biegemoment durch Wasserfüllung, Bemessungswert

Mittragende Länge

M dScheitel

Mg,d

kNm/m

Biegemoment durch Eigenlast, Bemessungswert

m

–

Druck-/Zugfestigkeitsverhältnis für Kunststoffe

MpEh,d

kNm/m

Biegemoment durch horizontale Bodenspannung aus Erdüberdeckung nach Vortrieb, Bemessungswert

mA

–

Momentenbeiwert bei Auftrieb

mg

–

Momentenbeiwert bei Eigengewicht

mpEh

–

Momentenbeiwert bei horizontaler Überdeckung nach dem Vortrieb

mpEv

–

Momentenbeiwert bei vertikaler Überdeckung nach dem Vortrieb

mpT

–

Momentenbeiwert bei vertikaler Verkehrslast

mpTh

–

Momentenbeiwert bei horizontaler Verkehrslast

mq0

–

Momentenbeiwert bei vertikalem Erddruck während des Vortriebes

mqh

–

Momentenbeiwert bei horizontalem Erddruck während des Vortriebes

mqh*

–

Momentenbeiwert bei horizontalem Bettungsreaktionsdruck

mW

–

Momentbeiwert bei Wasserfüllung

N/mm²

Maximale Oberspannung für den Ermüdungsnachweis bei Stahlrohren im Betrieb

MpEv,d

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Einheit

kNm/m

Biegemoment durch vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung nach Vortrieb, Bemessungswert

MpT,d

kNm/m

Biegemoment durch vertikale Bodenspannung aus Verkehrslast, Bemessungswert

MpTh,d

kNm/m

Biegemoment durch horizontale Bodenspannung aus Verkehrslast, Bemessungswert

MpW,d

kNm/m

Biegemoment durch inneren und/oder äußeren Wasserdruck, Bemessungswert

Mq0,d

kNm/m

Biegemoment durch vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung beim Vortrieb, Bemessungswert

MqEh*,d

18

kNm/m

März 2014

Biegemoment durch horizontalen Bettungsreaktionsdruck aus Erdlast, Bemessungswert

max σo,Be

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Symbol/ Abkürzung

Einheit

min αL

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min σo,Be

Benennung

–

Minimaler Reduktionsbeiwert zur Berücksichtigung des Axialbeulens

N/mm²

Minimale Oberspannung für den Ermüdungsnachweis bei Stahlrohren im Betrieb

N

kN/m

Normalkraft

NA,d

kN/m

Normalkraft durch Auftrieb, Bemessungswert

Nd

kN/m

Normalkraft, Bemessungswert

N dKämpfer

kN/m

Normalkraft am Kämpfer, Mindestschnittgröße für Führungskräfte, Bemessungswert

N dScheitel

kN/m

Normalkraft am Scheitel, Mindestschnittgröße für Führungskräfte, Bemessungswert

N dSohle

kN/m

Normalkraft an der Sohle, Mindestschnittgröße für Führungskräfte, Bemessungswert

Ng,d

kN/m

Normalkraft durch Eigenlast, Bemessungswert

NpEh,d

kN/m

Normalkraft durch horizontale Bodenspannung aus Erdüberdeckung nach Vortrieb, Bemessungswert

NpEv,d

kN/m

Normalkraft durch vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung nach Vortrieb, Bemessungswert

NpT,d

kN/m

Normalkraft durch vertikale Bodenspannung aus Verkehrslast, Bemessungswert

NpTh,d

kN/m

Normalkraft durch horizontale Bodenspannung aus Verkehrslast, Bemessungswert

NpW,d

kN/m

Normalkraft durch inneren und/oder äußeren Wasserdruck, Bemessungswert

Nq0,d

kN/m

Normalkraft durch vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung beim Vortrieb, Bemessungswert

NqEh*,d

DWA-Regelwerk

kN/m

Normalkraft durch horizontalen Bettungsreaktionsdruck aus Erdlast, Bemessungswert

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

Nqh,d

kN/m

Normalkraft durch horizontale Bodenspannung aus Erdüberdeckung beim Vortrieb, Bemessungswert

Nqh*,d

kN/m

Normalkraft durch horizontalen Bettungsreaktionsdruck, Bemessungswert

NqTh*,d

kN/m

Normalkraft durch horizontalen Bettungsreaktionsdruck aus Verkehrslast, Bemessungswert

Nre,d

kN/m

Normalkraft durch restliche Einwirkungen, Bemessungswert

NST,d

kN/m

Normalkraft durch vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung und Verkehrslast, Bemessungswert

NW.d

kN/m

Normalkraft durch Wasserfüllung, Bemessungswert

nA

–

Normalkraftbeiwert bei Auftrieb

ng

–

Normalkraftbeiwert bei Eigengewicht

npEh

–

Normalkraftbeiwert bei horizontaler Überdeckung nach dem Vortrieb

npEv

–

Normalkraftbeiwert bei vertikaler Überdeckung nach dem Vortrieb

npT

–

Normalkraftbeiwert bei vertikaler Verkehrslast

npTh

–

Normalkraftbeiwert bei horizontaler Verkehrslast

nq0

–

Normalkraftbeiwert bei vertikaler Erdüberdeckung während des Vortriebes

nqh

–

Normalkraftbeiwert bei horizontaler Erdüberdeckung während des Vortriebes

nqh*

–

Normalkraftbeiwert bei horizontalem Bettungsreaktionsdruck

nW

–

Normalkraftbeiwert bei Wasserfüllung

OSB

–

Oriented Strand Board

p

kN/m²

Vertikale Bodenspannung

März 2014

19

DWA-A 161

Symbol/ Abkürzung

Benennung

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

pa

kN/m²

Äußerer Überdruck/ Flüssigkeitsdruck

Rplan

m

Planmäßiger Krümmungsradius der Trasse

pa,d

kN/m²

Äußerer Flüssigkeitsdruck, Bemessungswert

r

m

Radius Äußerer Radius des Rohres

kN/m²

Vertikale Bodenspannung in Scheitelebene

ra

m

pEv

ri

m

Innerer Radius des Rohres

pi

kN/m²

Innerer Überdruck

rm

m

Mittlerer Radius des Rohres

pk

kN/m²

Begrenzte Flächenlast

red κ2

–

pli

kN/m²

Abgeminderter Innendruck

Reduzierter Abminderungsfaktor für Exzentrizitäten (z. B. in Schweißverbindungen)

pStm

kN/m²

Außendruck des Stützmittels an den Einfüllstellen

pT

kN/m²

Bodenspannung infolge vertikaler Verkehrslast

pT,K

pTh

kN/m²

kN/m²

red σxS,R

N/mm²

red 2

–

Reduzierte reale Beulspannung Reduzierter Stoßbeiwert

SBh

N/mm²

Horizontale Bettungssteifigkeit

SR

N/mm²

Rohrsteifigkeit (mit rm ermittelt)

SR,K

N/mm²

Horizontale Bodenspannung in Kämpferhöhe infolge Verkehrslast

Rohrsteifigkeit beim Bau, Kurzzeit

SR,LK

N/mm²

Gewichtete Rohrsteifigkeit

Vertikale Bodenspannung in Kämpferhöhe infolge Verkehrslast

pu

kN/m²

Unterdruck im Rohr

S0

N/mm²

Rohrsteifigkeit (mit dm ermittelt)

p0

kN/m²

Oberflächenlast

S0,K

N/mm²

Rohrsteifigkeit, Kurzzeit

qEh

kN/m²

Horizontale Bodenspannung aus Erdlast

S0,L

N/mm²

Rohrsteifigkeit, Langzeit

* qEh

Gewichtete Rohrsteifigkeit

Horizontaler Bettungsreaktionsdruck aus Erdlast

S0,LK

N/mm²

kN/m²

qEv

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Einheit

kN/m²

sd

mm

Dicke des Druckübertragungsringes

Vertikale Einwirkung aus Erdund Flächenlasten

sd,i

mm

Dicke der Schicht i

–

qh

kN/m²

Horizontaler Erddruck

TS

q h*

kN/m²

Horizontaler Bettungsreaktionsdruck

t

mm

Wanddicke, Mindestnennwanddicke

qT

kN/m²

Verkehrslast

tDÜR

mm

Breite des Druckübertragungsringes

* qTh

kN/m²

Horizontaler Bettungsreaktionsdruck aus Verkehrslast

tid

mm

Ideelle Wanddicke, entspricht sid nach Arbeitsblatt DWAA 125/DVGW GW 304

tR, tRohr

mm

Minimale Rohrwanddicke

qv

kN/m²

Vertikale Belastung aus Erddruck und Verkehr

qv,d

kN/m²

Vertikale Belastung aus Erddruck und Verkehr, Bemessungswert

t/rm U

– mm

Tandemsystem

Wanddicken-/Radiusverhältnis Unrundheit (Ovalität)

q0

kN/m²

Radiale Erdlast auf das Rohr während des Vortriebes

VRB

–

Systemsteifigkeit

q0h

kN/m²

Horizontale Last aus Erdüberdeckung während des Vortriebes

VRB,LK

–

Systemsteifigkeit Langzeit, Kurzzeit (gewichtet)

Verhältnis Ober- zu Unterspannung

vorh e

mm

R

20

–

März 2014

Vorhandene Exzentrizität

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

Widerstandsmoment

M,rad

–

Teilsicherheitsbeiwert quer zur Rohrachse

m

Breite des Fahrstreifens

M,Stab

–

Teilsicherheitsbeiwert auf Stabilität

wk

mm

Rechnerische Rissbreite

M2

–

Erhöhter Teilsicherheitsbeiwert

wL

%

Wassergehalt an der Fließgrenze

–

Spannungsexponent

Q

–

z

Teilsicherheitsbeiwert für Verkehrslasten

zk/da,min

–

Fugenklaffungsmaß

R

kN/m³

Wichte der Rohrwerkstoffe Wichte des Wassers

W

mm³/mm, m³/m

w

zul e

mm

Zulässige Exzentrizität

W

kN/m³

zul U

mm

Zulässige Unrundheit (Ovalität)

2σA

–

Werkstoffspezifischer Sicherheitsbeiwert für Ermüdungsnachweis

Δacal

–

Maximale Abweichung der Rohrstirnflächen von der Rechtwinkeligkeit zur Rohrachse in einer Rohrfuge

ΔdBruch/dm

%

Relative Bruchverformung

ΔsDÜR

mm

Verformung des Druckübertragungsringes

ΔsDÜR,i

mm

Verformungsanteil der Schicht i des Druckübertragungsringes

ΔsR

mm

Längsverformung des Rohres

ΔσBe

N/mm²

Spannungsdoppelamplitude

zul Δ σBe

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Benennung

Zulässige Spannungsdoppelamplitude

αb

–

Verformungsbeiwert

αD

–

Durchschlagsbeiwert

αD,T

–

Abminderungsbeiwert für die Druckfestigkeit bei Teilflächenbelastung

αk

–

Korrekturfaktor für die Krümmung

αka

–

Korrekturfaktor für die äußere Krümmung

αki

-

Korrekturfaktor für die innere Krümmung

αL

–

Reduktionsbeiwert zur Berücksichtigung des Axialbeulens

αT

–

Abminderungsfaktor bei Schwingbreitenberechnung

δ

°

Reibungswinkel in der Scherfuge

δv

%

Relative vertikale Durchmesseränderung

ε

–

Dehnung bzw. Stauchung

εa,d

–

Äußere Randfaserdehnung, Bemessungswert

εi,d

–

Innere Randfaserdehnung, Bemessungswert

εK,d

–

Randfaserdehnung, Kurzeit, Bemessungswert

αφ

–

Beiwert zur Berücksichtigung der Rohrverkrümmung

2α

°

Auflagerwinkel

β

°

Auflastwinkel

B

kN/m³

Wichte des feuchten Bodens

 ‘B

kN/m³

Wichte des Bodens unter Auftrieb

εLD,K

–

–

Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit

Axiale Bruchstauchung bei UP-GF, Kurzzeit

εmax

–

Maximale Stauchung des Druckübertragungsringes

Teilsicherheitsbeiwert für Bauteilwiderstand

εpl

–

Plastische Stauchung des Druckübertragungsringes (nach mehrfacher Belastung mit der jeweiligen Druckspannung)

F

 M

–

M,ax

–

DWA-Regelwerk

Teilsicherheitsbeiwert längs zur Rohrachse

März 2014

21

DWA-A 161

Symbol/ Abkürzung

Benennung

Symbol/ Abkürzung

Einheit

Benennung

εR

–

Grenzdehnung für Biegezug

αb

–

Beiwert zur Berücksichtigung der Rohrverkrümmung

εR,K

–

Grenzdehnung für Biegezug, Kurzzeit

κ0

–

εR,K,d

–

Grenzdehnung für Biegezug, Kurzzeit, Bemessungswert

Faktor für Abminderung bei Gewölbebildung unter zusätzlicher Auflast

κ2

–

εR,L

–

Grenzdehnung für Biegezug, Langzeit

Abminderungsfaktor für sehr imperfektionsempfindliche Schalenbeulfälle

εR,L,d

–

Grenzdehnung für Biegezug, Langzeit, Bemessungswert

λ

–

Konzentrationsfaktor

λ Sx

–

Bezogener Schlankheitsgrad

ε'R,LK

–

gewichtete Grenzdehnung für Biegezug



–

Querdehnzahl

εR,ST

–

Dehnung aufgrund von Erd- und Verkehrslasten

ν

–

Poissonzahl (Querdehnzahl)

ξ

–

Kombinationsbeiwert

εre,d

–

Randfaserdehnung aus restlichen Einwirkungen, Bemessungswert

σ

kN/m², N/mm²

Spannung

εST,d

–

Randfaserdehnung aus Erdlast und Verkehr, Bemessungswert

σa,d

N/mm²

Biegezugspannung auf der Rohraußenseite, Bemessungswert



–

Exponent in der Gleichung für die Beulkurvenform in DIN EN 1993-1-6

σB

kN/m²

Mittlere wirksame vertikale Bodenspannung

κ

–

Faktor für Abminderung bei Gewölbebildung unter Erddruck

σB,0

kN/m²

Normierender Bezugswert für σB (100 kN/m²)

κa

–

gemeinsamer Abminderungsfaktor für kritischen Flüssigkeitsdruck

σbZ,d

N/mm²

Biegezugfestigkeit, Bemessungswert

σcal

N/mm²

Höchste zulässige Druckspannung in der Rohrfuge

σD

N/mm²

Druckfestigkeit in Umfangsrichtung

σd

N/mm²

Bemessungswert der Spannung

σg

kN/m²

Spannung aus ständigen Lasten

σI

N/mm²

Größerer der beiden Beiwerte R1 und R2

Maßgebende Spannung der Vorbelastung

σi,d

N/mm²

Biegezugspannung auf der Rohrinnenseite, Bemessungswert

Beiwert zur Vermeidung von Randabplatzungen

σL,d

N/mm²

Beulspannung bei axialer Belastung, Bemessungswert

Beiwert zur Vermeidung von Rissen aus Spaltzug

σLD

N/mm²

Längsdruckfestigkeit

a1

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Einheit

κa2

R R1 R2

–

–

–

–

–

Abminderungsfaktor der Durchschlaglast bei äußerem Wasserdruck (örtliche Vorverformungen) Abminderungsfaktor der Durchschlaglast bei äußerem Wasserdruck (zweiwellige Vorverformungen)

κt

–

Verhältnis Spitzendbreite zu Druckübertragungsringbreite

σLD,K

N/mm²

Längsdruckfestigkeit von Kunststoffen, Kurzzeit

κv2

–

Abminderungsfaktor für kritische Erdlast

σM

N/mm²

Biegespannung aus den Biegemomenten

22

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Symbol/ Abkürzung

Benennung

σmax

N/mm²

Rechnerische Druckspannung im Rohrwerkstoff

σN

N/mm²

Zugspannung aus den Normalkräften

σn

N/mm²

Laststufe der Druckspannung bei Standardprüfung

σo,Be

σpT

σR,L

σR,K

N/mm²

N/mm²

N/mm²

N/mm²

Benennung

Gleichmäßig verteilte Spannung bei gedachtem zentrischen Angriff der Resultierenden der Vorpresskräfte

2σA

N/mm²

Schwingbreite

2

–

Stoßbeiwert für Eisenbahnverkehrslasten

Oberspannung für den Ermüdungsnachweis bei Stahlrohren

φ

–

Stoßbeiwert für Straßen- und Flugzeugverkehrslasten

Dynamischer Spannungsanteil beim Ermüdungsnachweis

φ´

°

Innerer Reibungswinkel des Bodens

φA,0

–

Grundwert der Abwinkelung infolge Steuerbewegungen

φges

°

Rechnerische Abwinkelung zwischen zwei Rohren

φR

°

Rohrabwinkelung aus planmäßiger Krümmung der Rohrtrasse

φSt

°

Rohrabwinkelung bei unplanmäßiger Abweichung der Vortriebsmaschine von der Sollrichtung (Steuerbewegungen)

°/m

Längennormierter Rechenwert für Steuerbewegungen

Ringbiegezugfestigkeit von Kunststoffen, Langzeit Ringbiegezugfestigkeit von Kunststoffen, Kurzeit Ringbiegezugfestigkeit

σRBZ,d

N/mm²

Ringbiegezugfestigkeit, Bemessungswert

σRZ,d

N/mm²

Ringzugfestigkeit, Bemessungswert

σu,Be

N/mm²

Unterspannung für den Ermüdungsnachweis bei Stahlrohren

φSt,0/LR

Vergleichsspannung (gemäß van Mieses Bruchhypothese), Bemessungswert

φvorh

°

Tatsächliche Abwinkelung zwischen zwei Rohren

φ∆a,cal

°

Rohrabwinkelung zur Berücksichtigung von Abweichungen der Rohrspiegel von der Rechtwinkeligkeit zur Rohrachse (Fertigungstoleranzen)

Be

–

Spannungsverhältnis

ψ

–

Kombinationsbeiwert der Einzelabwinkelungen

σVR

kN/m²

Rohr-Vergleichsspannung (Ringbiegezugspannung)

σx

N/mm²

Maximale Spannung in Rohrlängsrichtung

σx,d

N/mm²

Maximale Spannung in Rohrlängsrichtung, Bemessungswert

σxS,R

N/mm²

Reale Beulspannung

σxSi

N/mm²

Ideale Beulspannung in Axialrichtung

σZ

kN/m²

Zugfestigkeit

σZ,d

N/mm²

Zugfestigkeit, Bemessungswert

σ

N/mm²

Maximale Spannung in Umfangsrichtung

σ,d

N/mm²

Maximale Spannung in Umfangsrichtung, Bemessungswert

DWA-Regelwerk

Einheit

N/mm²

N/mm²

kN/m²

Symbol/ Abkürzung σ0

σRBZ

σVGE,d

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Einheit

März 2014

23

DWA-A 161

4

Technische Angaben

4.1

Einbaubedingungen

Für die Aufstellung der statischen Berechnung sind folgende Angaben zu den Einbaubedingungen und Vortriebsrohren erforderlich (siehe Anhang B):

 Trasse:  Überdeckung  Trassierung (siehe 3.1.6)  Rohr und Druckübertragungsring:  Geometrie des Rohres  Geometrie des Druckübertragungsringes  Werkstoffe  Baugrund:  Schichtung des Baugrundes und bodenmechanische Eigenschaften der Böden

 Angabe der erforderlichen Kennwerte oder Einordnung der Böden in Bodengruppen nach Tabelle 1

 Grundwasserstände während der Bauausführung und im Betriebszustand

 Einwirkungen:  Erdlasten  Belastung der Geländeoberfläche infolge von Schüttgütern oder Bauwerken

 Verkehrslasten nach DIN-Fachbericht 101 sowie

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sonstige Verkehrslasten

   

Eigengewicht des Rohres

–

Druckstoß (Über-/Unterdruck)

   

Temperatur

Wasserfüllung des Rohres Betriebsdruck

4.2

Baugrunduntersuchungen

Der Baugrund ist eine signifikante Größe und bestimmt entscheidend das Vortriebsverfahren. Für die Planung des Vortriebes und die statische Berechnung der Vortriebsrohre ist eine gründliche Kenntnis des Baugrundes und seiner bodenmechanischen Eigenschaften einschließlich der Lagerungsdichte bzw. der Konsistenz von Bedeutung. Es müssen auf den Rohrvortrieb bezogene Baugrunderkundungen durchgeführt und diesbezügliche geotechnische Berichte erstellt werden (siehe Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 3045)). Die geotechnischen Berichte müssen die notwendigen Kenngrößen enthalten, die für die statische Berechnung in diesem Arbeitsblatt aufgeführt sind. Außerdem muss der geotechnische Bericht auf die vorgesehene Bauweise ausgerichtet sein. Es muss – neben der oben genannten Baugrunduntersuchung – angegeben werden, welche Gebirgsverhältnisse möglich sind, z. B. ist der Hinweis auf Hindernisse, Findlinge, Klüftungen und Weichschichten erforderlich.

4.3

Bodenarten

Im geotechnischen Bericht müssen die vorhandenen Böden in die Bodengruppen nach DIN 181966) eingestuft und zur Berechnung den Bodengruppen nach Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 1277)) zugeordnet werden (siehe Tabelle 1). Die Angaben in Klammern dienen der Orientierung.

Prüfdruck

Überdruck infolge Druckluft Verpressdruck axiale Kräfte

 Weitere bemessungsrelevante Einflüsse:  Temperatureinfluss auf Rohrwerkstoffe  Aggressivität des Bodens und Grundwassers  Aggressivität des Mediums  Vortriebslänge  verfahrensbedingte Einflüsse

5) Ausgabe 2008-12. 6) Ausgabe 2011-05. 7)Ausgabe 2000-08.

24

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 4.4

Bodenkennwerte

Die Bodenkennwerte müssen dem geotechnischen Bericht entnommen werden. Sofern im Einzelfall für die vorhandenen Böden keine genaueren Angaben vorliegen, müssen die Rechenwerte nach Tabelle 2 verwendet werden.

Tabelle 1: Bodengruppen Bodengruppen nach Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 1278)

Bodenarten (Kurzzeichen der Bodengruppen nach DIN 181969))

Gruppe 1 (G1)

Nichtbindige Böden (GE, GW, GI, SE, SW, SI)

Gruppe 2 (G2)

Schwachbindige Böden (GU, GT, SU, ST)

Gruppe 3 (G3)

Bindige Mischböden, Schluff, schluffiger Sand und Kies, bindiger steiniger Verwitterungsboden (G U , G T , S U , S T , UL, UM)

Gruppe 4 (G4)

Bindige Böden (z. B. Ton) (TL, TM, TA, OU, OT, OH, UA)

ANMERKUNGEN Für Festgestein muss eine Einstufung nach DIN 1831910) erfolgen. Die Kurzbezeichnungen sind in Anhang D näher erläutert.

Tabelle 2: Rechenwerte für die Bodengruppen G1 bis G4

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Bodengruppe

Wichte feucht

Wichte unter Auftrieb

Reibungswinkel

Grundwert des Verformungsmoduls (gewachsene Böden)

Spannungsexponent

B

‘B

‘

E0

z

kN/m³

kN/m³

°

N/mm²

–

G1

20

11

32,5

50

0,4

G2

20

11

30

30

0,5

G3

20

10

25

20

0,6

G4

20

10

15

15

0,7

8) Ausgabe 2000-08. 9) Ausgabe 2011-05. 10) Ausgabe 2012-09.

DWA-Regelwerk

März 2014

25

DWA-A 161 Befinden sich über den Rohren Bodenschichten mit unterschiedlichen Reibungswinkeln, so muss, sofern im geotechnischen Bericht keine genaueren Angaben vorliegen, für den Reibungswinkel der ungünstigste Wert angesetzt werden. Die Wichte kann gewichtet gemittelt werden.

Für den spannungsabhängigen Erhöhungsfaktor gilt in Verbindung mit Tabelle 2 unter Berücksichtigung des höchsten Grundwasserstandes: f3 = (σB/σB,0)z ≥ 1,0

Werden Bodenschichten verschiedener Art unterfahren, so ist für die Ermittlung des horizontalen Erddruckbeiwertes die Bodenart maßgebend, die die Rohre umgibt.

Dabei ist

Der Verformungsmodul des Bodens am Vortriebsrohr zur Ermittlung der Bettungssteifigkeit in Gleichung (1) ergibt sich in Verbindung mit Tabelle 2 bis 5 aus: E B = E0 · f 1 · f 2 · f 3

(2)

B

mittlere wirksame vertikale Bodenspannung, unter Berücksichtigung des höchsten Grundwasserstandes

B,0

normierender Bezugswert für σB (100 kN/m²)

z

Spannungsexponent nach Tabelle 2

(1) E0 · f1 ist der in geotechnischen Berichten angegebene Steifemodul (siehe Anhang D.2).

Dabei ist EB

Verformungsmodul des Bodens

E0

Grundwert des Verformungsmoduls für gewachsene Böden nach Tabelle 2

f1

Faktor für die Lagerungsdichte nach Tabelle 3 bzw. Tabelle 4

f2

Einflussfaktor infolge des Vortriebes in Lockergestein gemäß Tabelle 5

f3

spannungsabhängiger Erhöhungsfaktor

In Tabelle 3 und Tabelle 4 sind die Berechnungswerte f1, K1 und  für die verschiedenen Bodengruppen zusammengestellt. Die Werte K1 und  werden für die Ermittlung der Abminderung der Vertikalspannung bei tiefliegenden Rohren benötigt, siehe 6.2. Angegeben sind die Berechnungswerte in Abhängigkeit von Lagerungsdichte oder Konsistenz. Beispielsweise wird ein Boden mit einer Lagerungsdichte zwischen 0,3 und 0,5 als mitteldicht gelagert bezeichnet. Zwischenwerte für die tatsächliche Lagerungsdichte/Konsistenz können linear interpoliert werden.

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Tabelle 3: Berechnungswerte für nichtbindige Böden G1, G2 Nichtbindiger Boden G1,G2

sehr locker

locker

locker bis mitteldicht

mitteldicht

mitteldicht bis dicht

dicht

dicht bis sehr dicht

sehr dicht

0,2

0,25

0,3

0,4

0,5

0,65

0,8

1

0,1

0,25

0,3

0,4

0,6

0,8

1

1,5

Erddruckverhältnis K1

0,31)

0,31)

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Reibungswinkel in Scherfuge  (°)

01)



’/3

’/2

’/2

×’/3

’

’

Lagerungsdichte D Faktor f1

ANMERKUNGEN Zwischenwerte können bei bekannter Lagerungsdichte linear interpoliert werden. Sind die Zahlenwerte für die Lagerungsdichte nicht bekannt, sind die jeweils unteren Grenzen des Bereiches anzunehmen. 1) Die Verwendung dieser Werte führt in den Gleichungen (8) und (9) zu κ = κ0 = 1.

26

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Tabelle 4: Berechnungswerte für bindige Böden G3, G4 Bindiger Boden G3, G4

flüssig

breiig

breiig bis weich

weich

weich bis steif

steif

steif bis halbfest

halbfest bis fest

Konsistenz Ic

0,3

0,3

0,4

0,5

0,6

0,75

0,8

> 0,8

Faktor f1

0,01

0,01

0,1

0,2

0,4

0,8

1

1,2

Erddruckverhältnis K1

11)

11)

0,71)

0,5

0,5

0,6

0,7

0,8

Reibungswinkel in Scherfuge  (°)

01)

01)

01)

’/3

’/2

2×’/3

’

’

0

0

0

0

3

5

10

15

Kohäsion c (kN/m²) ANMERKUNGEN

Zwischenwerte können linear interpoliert werden. Sind die Zahlenwerte für die Konsistenz nicht bekannt, sind die jeweils unteren Grenzen des Bereiches anzunehmen. 1) Die Verwendung dieser Werte führt in den Gleichungen (8) und (9) zu κ =1. 2) Diese Werte sind theoretisch nicht begründet und stellen einen Ersatz dar, um den Einfluss der Kohäsion zu berücksichtigen, die in Gleichungen (8) und (9) nicht verwendet wird.

Tabelle 5: Einflussfaktor infolge des Vortriebes in Lockergestein

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Zeile Einflussfaktor Vortrieb 1

f2 = 1,0

Ortsbruststützung mit Stützflüssigkeit oder Erdbrei und kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges ab Schild mit Dokumentation

2

f2 = 0,8

Andere Vortriebsverfahren und kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges ab Schild mit Dokumentation

3

f2 = 0,6

Überschnitt ≤ 1,0 cm (gemessen am Kämpfer), ohne gesicherte kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges

4

f2 = 0,4

Überschnitt > 1,0 cm (gemessen am Kämpfer), ohne gesicherte kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges

Die Ringspaltstützung umfasst die Stützung während des Vortriebes und die dauerhafte Verpressung für den Betriebszustand. Wenn keine dauerhafte und vollständige Verpressung des Ringspaltes für den Betriebszustand gegeben ist (in der Regel bei nicht begehbaren Vortrieben), muss der Einflussfaktor f2 gemäß Zeile 3 oder 4 der Tabelle 5 angesetzt werden (weitere Erläuterungen in Anhang B). Das Erddruckverhältnis K2 – üblicherweise als Seitendruckbeiwert bezeichnet – unterhalb des Rohrscheitels ist primär davon abhängig, ob beim Vortrieb Bodenverschiebungen entstehen und ob der beim Rohrvortrieb entstehende Ringspalt verpresst wird. Für den Bau- und den Betriebszustand gelten unterschiedliche Erddruckverhältnisse, es sei denn es entstehen beim Vortrieb keine Bo-

DWA-Regelwerk

denverschiebungen und der primäre Spannungszustand bleibt im umgebenden Boden erhalten. Für den primären Spannungszustand gilt im Lockergestein: K2,0 = 1 – sin’

(3)

Dabei ist K2,0

Ruhedruckbeiwert

’

innerer Reibungswinkel des Bodens

Falls qualifizierte Angaben für den Seitendruckbeiwert im ungestörten Zustand für die örtlichen Verhältnisse vorliegen, ist dieser Wert für K2,0 einzusetzen. Spezielle Hinweise für Vortriebe in Festgestein sind in Abschnitt 8 angegeben.

März 2014

27

DWA-A 161 Für den Bauzustand gilt allgemein: K2 = K2,0 · f2 Dabei ist

Druckübertragungsring

4.7.1

Druckübertragungsring aus Holz

Seitendruckbeiwert (Erddruckverhältnis)

Üblicherweise werden folgende Holzwerkstoffe für Druckübertragungsringe verwendet:

K2,0

Ruhedruckbeiwert

f2

Einflussfaktor infolge des Vortriebes im Lockergestein gemäß Tabelle 5. (Bei Vortrieben im Festgestein muss für den Faktor f2 der Faktor f2,F nach Tabelle 15 angesetzt werden)

 Spanplatte (gemäß DIN EN 31211)),

K2

Für den Betriebszustand können die Werte für K2 um 0,1 erhöht werden. Bei fachgerechter und dokumentierter Ringraumverpressung ist eine Erhöhung um 0,2 zulässig. Die Werte für K2 dürfen im Bauzustand 0,4, im Betriebszustand 0,5 und in jedem Fall den Wert von K2,0 nicht überschreiten. Ausgenommen sind besondere Belastungsverhältnisse zum Beispiel in quellenden Böden und Gesteinen. Hier ist die Aussage des geotechnischen Fachplaners zwingend erforderlich.

 OSB-Platte (gemäß DIN EN 30012)),  astfreies Vollholz vom Nadelbaum (z. B. Fichte, Tanne)

 Sperrholz nur aus Nadelholz. Im Falle der Verleimung von Hölzern muss eine wasserfeste Verleimung sichergestellt sein. Die Steifigkeit von Holz- und Holzwerkstoffen wird maßgeblich von der Höhe der Vorpresskraft sowie der Anzahl der Lastspiele bestimmt. Als Maß der Steifigkeit des Druckübertragungsringes aus Holz- und Holzwerkstoffen wird in Abhängigkeit von der Druckspannung der Rechenwert Ecal eingeführt. Sofern der Wert nicht aus früheren Prüfungen bekannt ist, muss er nach Anhang C ermittelt und angegeben werden.

Die Werkstoffkennwerte sind Anhang A zu entnehmen.

Für eine Vorbemessung kann der Rechenwert Ecal für den als Druckübertragungsring eingesetzten Werkstoff innerhalb des angegebenen Gültigkeitsbereiches aus den Gleichungen (108), (109) und (110) entnommen werden.

Die zur Ermittlung der Schnittkräfte, Spannungen und Verformungen erforderlichen Rechenwerte und die zur Bestimmung der Sicherheiten benötigten Festigkeitswerte sind dort für genormte, zum Vortrieb vorgesehene Rohre angegeben.

Durch Feuchtigkeit verschlechtern sich die Werkstoffkennwerte von Druckübertragungsringen aus Holz hinsichtlich des plastischen und elastischen Verhaltens. Diese Effekte werden bei der statischen Berechnung nach diesem Arbeitsblatt nicht berücksichtigt.

4.6

4.7.2

4.5

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4.7 (4)

Rohrwerkstoffe

Teilsicherheitsbeiwerte für den Bauteilwiderstand der Rohrwerkstoffe

Für die Nachweisführung sind die Materialkennwerte der Rohrwerkstoffe als Maß für den Bauteilwiderstand durch Division mit den in Tabelle 6 dargestellten Teilsicherheitsbeiwerten abzumindern, während die Belastungen durch Multiplikation mit Teilsicherheitsbeiwerten erhöht werden. Wenn nach DIN EN 1990 ermittelte Teilsicherheitsbeiwerte für Bauteilwiderstände quer oder längs der Rohrachse vorliegen, können diese – abweichend von Tabelle 6 – verwendet werden.

Druckübertragungsringe aus anderen Werkstoffen

Falls Druckübertragungsringe aus anderen Materialien als Holz- und Holzwerkstoffen eingesetzt werden, deren Druckspannungs-Stauchungsverhalten nicht mit einem im Standardversuch ermittelten Rechenwert Ecal beschrieben werden kann, müssen gesonderte Betrachtungen insbesondere bei der Ermittlung eines Kennwertes für die Werkstoffsteifigkeit und bei der Berechnung des Fugenklaffungsmaßes zk/da,min angestellt werden. Bei der Verwendung von fluidgefüllten Druckübertragungsmitteln gelten die Nachweise zur Berechnung längs der Rohrachse (Abschnitt 10) insbesondere für die rechnerische Abwinkelung ges sinngemäß. Hierfür muss

11) Ausgabe 2010-12. 12 Ausgabe 2006-09.

28

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 eine Materialkennlinie für das Druckübertragungsmittel ermittelt werden (Innendruck und Druckübertragungsbreite in Abhängigkeit von der Anfangsverformung bzw. vom Füllgrad). Darüber hinaus müssen folgende Nachweise geführt werden:

 Nachweis der Querkraftübertragung in der Rohrver-

 Nachweis der Teilflächenpressung in den Rohrstirn-

 Nachweis der Tragfähigkeit des fluidgefüllten Druck-

flächen (Druck- und Spaltzugspannungen unterhalb des Schlauches) sowie des Querzugs zwischen mehreren Schläuchen;

bindung;

 Nachweis der Tragfähigkeit des Stahlführungsringes und dessen Verankerung (Stahlbeton) infolge der Querkraftbeanspruchung; übertragungsmittels im verformten Zustand.

Tabelle 6: Teilsicherheitsbeiwerte für den Bauteilwiderstand Teilsicherheitsbeiwert*) für Bauteilwiderstand quer zur Rohrachse

Teilsicherheitsbeiwert**) für Bauteilwiderstand längs der Rohrachse

Teilsicherheitsbeiwert für Bauteilwiderstand auf Stabilität

M,rad

M,ax

M,Stab

Beton

1,50

1,50

Steinzeug

1,63

1,54

Material

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Stahlbeton

1,35

– Beton

1,50

–

– Stahl

1,15

–

Gusseisen

1,11

1,35

Stahl (ohne Innendruck)

1,10

1,35

Stahl (mit Innendruck)

1,13

1,35

PP-B, PP-R

1,85

1,92

PVC-U

1,85

1,92

PE-HD (PE 80/PE 100)

1,85

1,92

UP-GF

1,48

1,54

1,85 (bei Berücksichtigung der Rohrvorverformungen gilt 1,45)

ANMERKUNGEN *) Die Teilsicherheitsbeiwerte für den Bauteilwiderstand quer zur Rohrachse basieren auf folgenden Grundlagen: Beton: DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01, Steinzeug: ATV-A 161/DVGW GW 312:1990-01; Gusseisen: Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127:2000-08; Stahl mit Innendruck: ATV-A 161/DVGW GW 312:1990-01; PP-B, PP-R, PVCU, PE-HD, UP-GF: ATV-DVWK-A 127:2000-08. Die Werte wurden entsprechend Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127:2000-08, Tabelle 12 für alle Bemessungssituationen mit F=1,35, bei Stahl mit Innendruck mit F=1,50 als Einwirkung ermittelt. Für Stahlbeton sind die Werte der DIN EN 1992-1-1:2011-01 und DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01 entnommen. Stahl ohne Innendruck: DIN EN 1993-1-1 ff. **) Die Teilsicherheitsbeiwerte für den Bauteilwiderstand längs der Rohrachse basieren auf folgenden Grundlagen: Beton: DIN EN 1992-1-1:2011-01 und DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01, Steinzeug: ATV-A 161/DVGW GW 312:1990-01; Gusseisen: analog Stahl nach Arbeitsblatt ATV-A 161/DVGW GW 312:1990-01; Stahl: Arbeitsblatt ATV-A 161/DVGW GW 312:1990-01; PP-B, PP-R, PVC-U, PE-HD, UP-GF: Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127:2000-08: Tabelle 12. Die Werte wurden entsprechend Tabelle 12 für die vorübergehende Bemessungssituation mit F=1,3 als Einwirkung ermittelt. Für Stahlbeton gilt der Wert für werksseitig überwachte Fertigteile. Dies entspricht auch dem um den Zeitstandbeiwert erhöhten Wert der Tabelle 5 aus der Vornorm DIN V 1202:2004-08.

DWA-Regelwerk

März 2014

29

DWA-A 161

5

Bauausführung

Diesem Arbeitsblatt liegen die in Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 30413) bzw. DIN EN 1288914) beschriebenen Bauverfahren zugrunde (siehe auch Tabelle 7 und Tabelle 8).

6

Einwirkungen auf die Vortriebsrohre

6.1

Einwirkungskombinationen auf Rohre

Die äußeren Einwirkungen auf die Vortriebsrohre werden durch das Bauverfahren und die dabei erzeugten Bodenverschiebungen verursacht. Im Normalfall vollziehen sich Bodenverschiebungen gegen das Rohr als Folge eines Ringspaltes. In Sonderfällen entstehen überhaupt keine Bodenverschiebungen oder es werden Verdichtungen oder Verdrängungen des Bodens vom Rohr weg erzeugt. Bei Einbau oder Betrieb können konzentrierte Einwirkungen (Punktlasten oder Linienlasten) entstehen, z. B. durch Findlinge, Scherbenbildung, künstliche Hindernisse, Bergsenkungen, Gebirgsverformungen. Diese Einwirkungen sind Sonderfälle und in den nachfolgenden Nachweisen nicht berücksichtigt. Über den Anwendungsbereich des Merkblattes DWA-M 143-1515) hinausgehende verfahrensbedingte Einwirkungen auf Rohre, die beim Berstliningverfahren entstehen, müssen durch ingenieurmäßige Überlegungen, gegebenenfalls durch In-situ-Messungen berücksichtigt werden16). In Tabelle 7 (Nichtsteuerbare Verfahren) und Tabelle 8 (Steuerbare Verfahren) werden die Einwirkungen auf Vortriebsrohre in Abhängigkeit der Verfahren und unterschieden nach Bau- und Betriebszustand beschrieben.

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Die jeweils ungünstigsten Einwirkungskombinationen aus Bau- und Betriebszustand sind in Abhängigkeit von den eingesetzten Bauteilen festzulegen.

13) Ausgabe 2008-12. 14) Ausgabe 2000-03.

30

März 2014

15) Ausgabe 2005-11. 16) Hinweise dazu sind in HOCH & STEGNER (2006) und HOCH & STEGNER (2000) zu finden.

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DWA-A 161 Tabelle 7: Lasten und Einwirkungskombinationen auf Rohre in Abhängigkeit vom Rohrvortriebsverfahren – nichtsteuerbare Verfahren Rohrvortriebsverfahren1)

Bodenverdrängungsverfahren (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.2.1)

Horizontalramme/-presse mit offenem Rohr (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.2.2.1)

Horizontal-Pressbohrverfahren (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.2.2.2) und Überbohrverfahren (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.2.2.3)

Bauzustand

Betriebszustand

Bauzustand

Betriebszustand

Bauzustand

Betriebszustand

Eigengewicht

X

X

X

X

X

X

Erdlasten (vertikal und horizontal)

X

X

X

X

X

X

Flächenlasten

X

X

X

X

X

X

Verkehrslasten

X

X

X

X

X

X

Wasserfüllung bis Rohrscheitel

X

X

X

X2)

X

Innerer Überdruck (Medien, auch Druckluft)

X

Quer zur Rohrachse

X

X

Innerer Unterdruck

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Äußerer Wasserdruck

X

X

X

X

Stütz- und Gleitmitteldruck Auftrieb

X

X

X X

X

X

X

X

X

Längs der Rohrachse Vortriebskräfte

X

X

Druckluft Beanspruchung aus Lageabweichungen3)

X

X X

X

X

X

X

X

ANMERKUNGEN 1) Gemäß Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304:2008-12. 2) Nur wenn die Rohre durch Wasserfüllung beaufschlagt werden. 3) Bei Einzelrohren berücksichtigt durch die Ausmitte der Vortriebskraft; bei Rohrsträngen durch Biegebeanspruchung.

DWA-Regelwerk

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31

DWA-A 161 Tabelle 8: Lasten und Einwirkungskombinationen auf Rohre in Abhängigkeit der Rohrvortriebsverfahren – steuerbare Verfahren Rohrvortriebsverfahren1)

Pilotrohr-Vortriebe (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.3.2)

Mikrotunnelbau HDD-Verfahren (DWA-A 125/DVGW GW 304: (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.3.1) und 6.1.3.3) bemannte, steuerbare Verfahren (DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.2.3)

Bauzustand

Betriebszustand

Bauzustand

Betriebszustand

Bauzustand

Betriebszustand

Eigengewicht

X

X

X

X

X

X

Erdlasten (vertikal und horizontal)

X

X

X

X

X

X

Flächenlasten

X

X

X

X

X

X

Verkehrslasten

X

X

X

X

X

X

X2)

X

X

X2)

X

Innerer Überdruck

X

X

X

Innerer Unterdruck

X

X

X

Äußerer Wasserdruck

X

Quer zur Rohrachse

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Wasserfüllung bis Rohrscheitel

X

Stütz- und Gleitmitteldruck

X

Druckluft

X3)

Auftrieb

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Längs der Rohrachse Vortriebskräfte

X

X

Druckluft

X

X3)

Beanspruchungen – aus Steuerung Beanspruchungen – aus Lageabweichung5)

X

X4)

X

X

X

X

ANMERKUNGEN 1) Gemäß Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304:2008-12. 2) Nur wenn die Rohre durch Wasserfüllung beaufschlagt werden (Auftrieb). 3) Nur wenn die Ortsbrust durch Druckluft beaufschlagt wird. 4) Nur Zugkräfte. 5) Bei Einzelrohren berücksichtigt durch die Ausmitte der Vortriebskraft; bei Rohrsträngen durch Biegebeanspruchung.

32

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 6.2

Einwirkungen quer zur Rohrachse

6.2.1

Erdlast und gleichmäßig verteilte Last auf der Geländeoberfläche

6.2.1.1 Allgemeines Die Größe der Erdlast wird dadurch bestimmt, inwieweit der primäre Zustand durch den Vortrieb verändert wird. Im Normalfall wird die Erdlast durch verfahrensbedingte Auflockerungen in der Umgebung des Rohres reduziert. In Sonderfällen bleibt der primäre Spannungszustand weitgehend erhalten, wobei die Größe und Verteilung der Erdlast eines Rohres auch von dessen Verformbarkeit bestimmt werden. Im umgebenden Erdreich können sich infolge von Verdichtungen und Verdrängungen des Bodens auch passive Spannungs- und Bruchzustände aus passivem Erddruck entwickeln. Ohne Grundwasser: pEv  κ γ B  h  κ0  p0

(5a)

bzw. bei ständigem Grundwasser: pEv  κ γ B  h  hW  da   κ  γ B'  hW  da   κ0  p0

(5b)

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6.2.1.2 Abminderung der Auflast durch Gewölbebildung Durch eine begrenzte Auflockerung des Bodens in der Umgebung des Rohres entstehen Bodenverschiebungen gegen das Rohr. Hierdurch werden in den Begrenzungsflächen des aktivierten Bodenkörpers Schub- bzw. Scherkräfte geweckt, die oberhalb der Scheitelebene nach der Silotheorie berechnet werden können. Wenn Verformungen überhaupt auftreten können, dann entstehen auch im Boden neben dem Rohr Gleitflächen, die im Mittel unter 60° die Rohre tangieren (siehe Bild 1), sodass sich in der Rohrscheitelebene eine rechnerische Einflussbreite ergibt von:

Dabei ist da

Außendurchmesser

h

Überdeckungshöhe über Rohrscheitel

hW

maßgebender (minimaler/maximaler) Grundwasserstand über Rohrsohle abhängig vom zu führenden Nachweis (Spannungs-/ Stabilitätsnachweis)

pEv

vertikale Bodenspannung in Scheitelebene p0 die Oberflächenlast

γB

Wichte des Bodens unter Auftrieb

γB'

Wichte des feuchten Bodens

q Ev  λ  pEv

Schüttgüter auf Geländeoberflächen sowie Bauwerkslasten aus Flächengründungen können als Flächenlasten in Ansatz gebracht werden. Einzellasten und Flächengründungen bei Bauwerken erfordern eine besondere Berechnung der Bodenspannungen in Höhe des Rohrscheitels in Abhängigkeit vom anstehenden Boden unter Berücksichtigung der Lastausbreitung im Untergrund.

b  da  3

(7)

Die im Primärzustand vorhandene mittlere vertikale Erdlast in Rohrscheitelebene wird dabei nach Gleichung (5a) bzw. (5b)auf pEv abgemindert.

(6)

Mit den Faktoren  und 0 wird die vertikale Einwirkung bei Gewölbebildung in der Überlagerung abgemindert. Die am Rohr wirksame vertikale Einwirkung aus Erdund Flächenlasten qEv ergibt sich durch Multiplikation der vertikalen Bodenspannung in Scheitelebene pEv mit dem Konzentrationsfaktor , der im Regelfall 1,0 beträgt. Bei einer Verdichtung des Bodens im Rohrumfeld durch das Einbauverfahren wird die vertikale Einwirkung mit dem Faktor  vergrößert, die Faktoren  und 0 sind in diesem Fall gleich 1 zu setzen.

DWA-Regelwerk

März 2014

33

DWA-A 161

h b = da ·

κ

3

` =

pEv

da h/da=

Bild 2: Abminderungsfaktor  für K1 = 0,5 und  = ’/2

Bild 1: Belastungsbild in Anlehnung an TERZAGHI (1954) Die Abminderungsfaktoren (siehe auch Bild 2) werden mit den geometrischen Größen aus Bild 1 ermittelt gemäß

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2 

h

 K1 tan δ

b 1 e κ h 2   K1  tan δ b

(8)

h  2  K 1 tan δ b

Rechenwerte für K1, , B und c sind in 4.4 angegeben. Abweichungen von diesen Ansätzen müssen durch bodenmechanische und grundbautechnische Nachweise begründet sein.

bzw. κ0  e

Für bindige Böden der Gruppen G3 und G4 kann die Erdlast durch den Einfluss der Kohäsion für den Bauzustand abgemindert werden. Das Maß der Abminderung ist in dem geotechnischen Bericht durch Angabe einer wirksamen Überdeckungshöhe festzulegen.

(9)

ermittelt. Die geometrischen Größen ergeben sich aus Bild 1. Dabei ist b

rechnerische Einflussbreite des Bodens in der Rohrscheitelebene

K1

Erddruckverhältnis

δ

Reibungswinkel in der Scherfuge

In Bild 2 ist der Abminderungsfaktor  für K1 = 0,5 und

 = ’/2 dargestellt.

34

März 2014

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DWA-A 161 6.2.1.3 Ausschluss der Abminderung

6.2.2

Entstehen beim Vortrieb keine Bodenverschiebungen, bleibt der primäre Spannungszustand im umgebenden Boden erhalten. Es ist dann generell  = 1 zu setzen.

Der auf das Vortriebsrohr wirkende Seitendruck setzt sich zusammen aus dem Anteil qh infolge der vertikalen Erdlast und dem bei einer Rohrverformung entstehenden Bettungsreaktionsdruck q h* . Der mittlere seitliche Erddruck beträgt in Höhe des Rohrkämpfers:

Wenn die Erdüberdeckung h < da ist, darf die Erdlast nicht abgemindert werden ( = 1), da hier die Silotheorie nicht zum Tragen kommt. Der Abminderungsfaktor nach Gleichung (9) ist bei zeitlich wechselnden Aufschüttungen zu 0 = 1 zu setzen.

Seitlicher Erddruck

d   qEh   qEv γ B a   K 2 2  

(10)

Dabei ist Lockere (D < 0,3) oder breiige Bodenschichten (IC < 0,5) sind als Oberflächenlasten p0 anzusehen, was sich durch δ=0 gemäß Tabelle 3 bzw. Tabelle 4 (siehe Abschnitt 4) auch aus Gleichung (9) ergibt. Unter offenen Gewässern ist generell  = 1 anzusetzen. In bodenmechanisch schwierigen Situationen wie z. B. bei einem Vortrieb in Hängen oder einfallenden sowie stark wechselnden Bodenschichten, in Bergsenkungsgebieten, bei quellfähigem Untergrund und auch immer dann, wenn die in den vorangegangenen Abschnitten bereits beschriebenen Bedingungen nicht zutreffen, ist die Belastung im geotechnischen Bericht festzulegen und  = 1 anzusetzen.

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6.2.1.4 Erhöhung der Einwirkung aus Erdlast Werden beim Vortrieb radiale Bodenverschiebungen vom Rohr weg erzeugt (z. B. beim Verdrängungsverfahren), entsteht eine Verdrängung des Bodens zur Geländeoberfläche. Hierdurch werden in den lotrechten Tangentialebenen Bruchspannungen erzeugt, die in der Rohrscheitelebene eine Lastkonzentration hervorrufen. In diesem Fall ist  = 1 anzunehmen. Die am Rohr wirksame vertikale Bodenspannung aus Erd- und Flächenlasten qEv ergibt sich nach Gleichung (6) durch Multiplikation der vertikalen Bodenspannung in Scheitelebene mit dem Konzentrationsfaktor , der im Regelfall 1,0 beträgt. Im Falle radialer Bodenverschiebungen vom Rohr weg ist der Konzentrationsfaktor λ in einem geotechnischen Bericht anzugeben.

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da

Außendurchmesser

K2

Seitendruckbeiwert (Erddruckverhältnis)

qEh

horizontale Bodenspannung aus Erdlast

qEv

vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung

Bei biegeweichen Rohren darf im Betriebszustand unter der Voraussetzung einer vollständigen Bettung die stützende Wirkung des seitlichen Bettungsreaktionsdruckes berücksichtigt werden, wenn Horizontalverformungen infolge der Vertikalbelastung geweckt werden. Vollständige Bettung liegt vor, wenn nach Abschluss des Vortriebes der Ringraum dauerhaft und vollständig verpresst wird. Das Einbauverfahren und der Boden müssen diese Bedingungen sicherstellen. Bei Berücksichtigung der Rückverformung durch Innendruck (Rerounding) darf kein Bettungsreaktionsdruck angesetzt werden. Es ergibt sich aus der Verkehrslast:  qTh  ( pT  pTh )  K 

(11)

Dabei ist K*

Beiwert des Bettungsreaktionsdruckes

pT

Bodenspannung infolge vertikaler Verkehrslast

pTh

horizontale Bodenspannung in Kämpferhöhe infolge Verkehrslast

* qTh horizontaler Bettungsreaktionsdruck aus

Verkehrslast

März 2014

35

DWA-A 161 und aus der Erdlast:

Die Systemsteifigkeit errechnet sich aus der Rohrsteifigkeit S0 und der Bettungssteifigkeit SBh zu:

 qEh  (qEv  qEh )  K 

(12)

VRB 

Dabei ist * q Eh

Verfahrensabhängig muss der Auflagerwinkel festgelegt werden. Der Beiwert des Bettungsreaktionsdruckes beträgt für Lockerböden bei einem Auflagerwinkel 2α gemäß Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 12717): ch,qv

Rohrsteifigkeit (mit dm ermittelt)

SBh

Horizontale Bettungssteifigkeit

S0 

ER  I

(15a)

3 dm

mit

Dabei ist ch,qv

Beiwert des seitlichen Bettungswinkels

VRB

Systemsteifigkeit

I

1  t3 12

(15b)

SR  8  S0

Tabelle 9: Beiwert des seitlichen Bettungswinkels Auflagerwinkel 2α

Winkel Beiwert ch,qv

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S0

Die Rohrsteifigkeit bei glattwandigen Rohren errechnet sich zu:

(13)

VRB  0,0658

(14)

Dabei ist

horizontaler Bettungsreaktionsdruck aus Erdlast

K 

8  S0 SBh

(15c)

(siehe untenstehende Prinzipskizze) Dabei ist

30°/60°

90°

120°

180°

0,1026

0,0956

0,0891

0,0833

dm

mittlerer Rohrdurchmesser

ER

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung

I

Flächenträgheitsmoment

SR

Rohrsteifigkeit (mit rm ermittelt)

t

Wanddicke, Mindestnennwanddicke

dm

t

1m oder 1 mm

17) Ausgabe 2000-08.

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DWA-A 161 Bei Rohren, deren Werkstoffkennwerte sich für kurzund langzeitige Belastungen unterscheiden, kann für den Langzeitnachweis gegen Lasten aus Erd- und Verkehrslast die gewichtete Rohrsteifigkeit S0,LK 

t

3

3 12  dm



pEv  ER,L  pT  ER,K pEv  pT

(16)

S0,LK 

pEv  pT

Verkehrslasten

6.2.3.1 Allgemeines Nach dem Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 12718) werden folgende Belastungen unterschieden in:

 Straßenverkehrslasten,  Schienenverkehrslasten,

bzw. bei Rohren mit Nennsteifigkeit pEv  S0,L  pT  S0,K

6.2.3

 Flugzeugverkehrslasten, (17)

 Lasten aus Spezialfahrzeugen auf abgegrenzten Flächen.

verwendet werden.

6.2.3.2 Straßenverkehrslasten

Dabei ist ER,K

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung, Kurzzeit

ER,L

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung, Langzeit

S0,K

Rohrsteifigkeit, Kurzzeit

S0,L

Rohrsteifigkeit, Langzeit

Für Straßenverkehrslasten (Radlasten, Radaufstandsflächen und Achsabstände) wird DIN EN 1991-219) – Lastmodell LM1 – zugrunde gelegt (siehe Bild 3). Der lichte Abstand der Radaufstandsflächen eines überholenden Fahrzeugs beträgt 0,6 m bei einer Konstellation gemäß Bild 3 mit Fahrstreifen von jeweils wl = 3 m.

Die horizontale Bettungssteifigkeit errechnet sich aus dem EB-Wert (siehe Gleichung (1)): SBh  0,6  E B

(18)

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Bei Rohren aus Stahlbeton, Beton, Steinzeug oder Grauguss muss stets VRB > 1,0 gesetzt werden.

Im Bereich der Bodenüberdeckung wird eine Lastausbreitung unter 2 : 1 (26,56°-Ausbreitungswinkel zur Vertikalen) und im Bereich des Rohres in Rohrlängsrichtung unter 1 : 1,5 angenommen. (Siehe Anhang F) Zur Ermittlung der Bodenspannungen aus Straßenverkehrslasten gemäß DIN EN 1991-220) wird das Bild 4 zugrunde gelegt. Diese Darstellung liegt auf der sicheren Seite. Die genaue Ermittlung kann nach Anhang F erfolgen.

0,4  0,4 m

2m

Fahrstreifen 1 wl = 3 m

2m

Fahrstreifen 2 w2 = 3 m

1,2 m

Bild 3: Lastbild zu Lastmodell 1 (LM1) gemäß DIN EN 1991-218) (Bodenspannungen aus den Tandemsystemen mit 480 kN und 320 kN Gesamtlast ohne Gleichlasten in den Fahrstreifen 1 und 2)

18) Ausgabe 2000-08. 19) Ausgabe 2010-12. 20) Ausgabe 2010-12.

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DWA-A 161

Bild 4: Vertikale Bodenspannungen pT in kN/m² in Abhängigkeit von der Rohrlänge LR, Überdeckungen h = 1 m bis 10 m

Die folgenden Funktionen sind für die Programmierung der Bodenspannungen pT nach Bild 4 geeignet: LR ≤ 2 m → pT = 0,0339 × h4 – 0,9964 × h³ + 11,073 × h² – 56,371 × h + 116,59 (h = 1 m bis 10 m)

(19a)

LR = 3 m → pT = 0,0098 × h4 – 0,4036 × h³ + 5,9892 × h² – 38,706 × h + 96,232 (h = 1 m bis 10 m)

(19b)

LR ≥ 4 m → pT = 0,0161 × h4 – 0,5152 × h³ + 6,3943 × h² – 37,212 × h + 89,052 (h = 1 m bis 10 m)

(19c)

Bild 4 und die Gleichungen (19a) bis (19c) gelten für αQ=0,8. Für αQ=1,0 muss der Wert von pT=1,0 mit dem Faktor 1,25 multipliziert werden. Zwischenwerte können linear interpoliert werden. Bei Überdeckungen größer 10 m muss der 10-m-Wert angesetzt werden.

Die vertikale Bodenspannung in Kämpferhöhe beträgt: pT,K 

F1 (h  0,4  da /2)²

(20a)

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Dabei ist Die vertikalen Bodenspannungen aus Straßenverkehrslasten sind Bild 4 zu entnehmen. Grundlagen und Randbedingungen für diese Bodenspannungen sind:

 Es gilt für ein „Tandemsystem“ TS mit 480 kN Gesamtlast (Radlast 120 kN = F1) und ein überholendes TS mit 320 kN (Radlast 80 kN) für h = 1,0 m bis 10 m. Der Stoßbeiwert ist in pT bereits enthalten und beträgt für ebene, glatte Fahrbahnen  = 1,2.

 Bei Überdeckung h < 1,0 m müssen gesonderte Überlegungen angestellt werden, z. B. nach Anhang F.

da

Außendurchmesser

F1

Radlast (Fahrzeug 1, Fahrstreifen 1)

h

Überdeckungshöhe über Rohrscheitel bzw. Überdeckungshöhe von Oberkante Schwelle bis Oberkante Rohr bei Eisenbahnverkehrslasten

Die horizontale Bodenspannung in Kämpferhöhe beträgt: pTh  K 2  f  pT,K 

 Für Straßen mit Fahrstreifenbreiten w < 3 m und damit eng benachbarten Radaufstandsflächen zwischen überholenden bzw. entgegenkommenden Fahrzeugen sind die Bodenspannungen mit dem Faktor 1,2 zu erhöhen.

 Für Grünflächen und andere nicht durch ein TS be-

1

(20b)



mit dem Beiwert f aus Tabelle 10. Dabei ist

φ

Stoßbeiwert für Straßenverkehrslasten

fahrene Bereiche kann die Bodenspannung nach Bild 4 mit dem Faktor 0,5 abgemindert werden.

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DWA-A 161 Tabelle 10: Beiwert f zur Berücksichtigung des seitlichen Erddruckes aus Verkehrslasten Kriterium

h  0,4 1 da

Beiwert f

0

1

h  0,4 2 da

h  0,4  d a 0 da

h  0,4 2 da

1

6.2.3.3 Eisenbahnverkehrslasten Bei der Ermittlung der vertikalen Spannungen im Boden infolge von Eisenbahnverkehrslasten wird die lastverteilende Wirkung von Schienen und Schwellen berücksichtigt. Gerechnet wird nach Ril 836.2001 in Verbindung mit DIN EN 1991-2 und einer vertikalen Bodenspannung p in Rohrscheitelebene in Abhängigkeit von der Überdeckung hü bis Oberkante Schwelle. (Siehe Bild 5)

0,5m

Das Lastmodell 71 (LM 71) entspricht dem früheren UIC 71.

hB

h h = 1,5m

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h = 4,0m

Bild 5: Ausbreitung der vertikalen Lasten aus Eisenbahnverkehr; Definition von Druckbereich und Einflussbereich (nur in diesem Bild bezeichnet a den Mittenabstand zweier paralleler Gleiskörper; b entspricht nicht 3.2, sondern ist hier die Breite der Lasteinleitung in der Bezugsebene)

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DWA-A 161 Tabelle 11: Bodenspannungen p infolge von Eisenbahnverkehrslasten Überdeckungshöhe (ab Schwellenoberkante) (m)

Spannung infolge Belastung nach LM 71 (kN/m2) eingleisig

mehrgleisig

1,10

65,5

65,5

1,499

55,4

55,4

1,5

48

49

2,50

39

41

4,0

26

33

5,5

19

26

 10,00

10

15

ANMERKUNG Zwischen den angegebenen Werten darf linear interpoliert werden. Eine Extrapolation der Tabellenwerte für Überdeckungshöhen unter 1,1 m ist nicht zulässig.

Die Bodenspannung p in Höhe des Rohrscheitels kann Tabelle 11 bzw. Bild 6 entnommen werden.

Unter bestimmten Rahmenbedingungen können sich aus den Regelungen der Ril 836.4502 und 836.4505 oder den Gas- und Wasserleitungskreuzungsrichtlinien größere erforderliche Überdeckungshöhen ergeben, beispielsweise beim Einsatz von Bodenverdrängungsverfahren, Spülbohrverfahren oder unter fester Fahrbahn. Für die Ausführung von Vortrieben mit kleinerer Überdeckung ist eine unternehmensinterne Genehmigung (UiG) der DB AG und ggf. eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) des Eisenbahnbundesamtes (EBA) erforderlich.

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Für Rohre unter Gleisen beträgt der Stoßbeiwert:

Φ2 

Bild 6: Bodenspannung p infolge von Eisenbahnverkehrslasten

Die Mindestüberdeckungshöhe von Rohren unter Gleisanlagen ist in Ril 836 geregelt. Danach gilt für Rohre, die mit Vortriebsverfahren eingebracht werden, der größere der beiden Werte:

 hü = 1,50 m (gemessen von OK Schwelle bis OK Rohr) oder

 hB = 2 · da (gemessen von UK Schotter bis OK Rohr)

1,44 LΦ  0,2

 0,82

(21)

mit 1,0 ≤ 2 ≤ 1,67 Dabei ist L

maßgebende Länge für den Stoßbeiwert

2

Stoßbeiwert für Eisenbahnverkehrslasten

Für L ist die lichte Weite (Innendurchmesser) des Rohres in Meter anzusetzen. Der reduzierte Stoßbeiwert bei Berücksichtigung der Überdeckung beträgt (mit h in m): red 2 = 2 – 0,1 · (h – 1,0) ≥ 1,0

(22)

Bei einer Überlagerung h < 1,5 m muss 2 = 1,67 angesetzt werden.

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März 2014

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DWA-A 161 Die vertikale Bodenspannung aus Verkehr ergibt sich mit p aus Bild 6 zu: pT= red 2 · p

(23a)

Der seitliche Erddruck aus Eisenbahnverkehrslasten darf berücksichtigt werden. Hierfür ist die vertikale Bodenspannung pT,K aus Verkehrslast in Höhe des Kämpfers zu ermitteln. Der horizontale Erddruck pTh ergibt sich dann zu: pTh = (0,5 · (red 2 – 1) +1) · K2 · pT,K

(23b)

6.2.3.4 Flugzeugverkehrslasten Maßgebend sind die Angaben der jeweiligen Flughafenverwaltung. Soweit nicht andere Lasten vorgegeben werden, können der Berechnung die Lastbilder der Bemessungsflugzeuge in Bild 7 zugrunde gelegt werden. Die Ziffer der BFZ-Angabe entspricht der Masse in Tonnen des maximalen Startgewichtes. Die Bodenspannung pT in Höhe des Rohrscheitels kann Bild 8 entnommen werden. Für Flugzeuglasten beträgt der maximale Stoßbeiwert der maßgeblichen Hauptfahrwerke  = 1,5. In der Bodenspannung pT nach Bild 8 ist der Stoßbeiwert bereits eingeschlossen.

Bild 7: Lastbilder der Bemessungsflugzeuge (BFZ)

Der seitliche Erddruck aus Flugzeugverkehrslasten darf unter Berücksichtigung von K2 angesetzt werden. Hierfür ist pT,K aus pT ohne Stoßbeiwert in Höhe des Kämpfers zu ermitteln, d. h. die Bodenspannung aus Bild 8 ist durch den Stoßbeiwert φ = 1,5 zu dividieren. pTh = K2 ·pT,K/φ

(23c)

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Dabei ist

φ

Stoßbeiwert für Flugzeugverkehrslasten

6.2.3.5 Lasten aus Spezialfahrzeugen Für Belastungen durch speziellen Verkehr, z. B. in Schwerindustriebetrieben, müssen im Einzelfall Fahrzeuggröße, Gesamtgewicht, Rad- und Achsabstände, Achslasten, Abmessungen sowie Größe der Radaufstandsflächen angegeben werden. Die sich hieraus ergebenden Bodenspannungen werden gemäß den Ansätzen in 6.2.4 berechnet.

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Bild 8: Bodenspannung pT infolge von Flugzeugverkehrslasten

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41

DWA-A 161 6.2.4

Begrenzte Flächenlasten

Begrenzte Flächenlasten pK werden wie Verkehrslasten angesetzt. Der Einfluss begrenzter Flächenlasten darf näherungsweise wie folgt angesetzt werden:

6.2.9

Gleit- und Stützmitteldruck

Der durch Gleit- und Stützmittel einwirkende Druck wird beim Beulnachweis wie der äußere Wasserdruck über der Rohrsohle berücksichtigt. Ein günstig wirkender Stützmitteldruck darf nicht angesetzt werden.

 Bereich innerhalb der Druckausbreitung 2 : 1 Berechnung der Spannungen im Boden als Gleichflächenlast innerhalb der von der Druckausbreitung unter 2 : 1 begrenzten Fläche.

 Bereich außerhalb oder teilweise außerhalb der Druckausbreitung 2 : 1, aber innerhalb der Druckausbreitung 1 : 1 Berechnung der Spannungen im Boden als Gleichflächenlast innerhalb der von der Druckausbreitung unter 1 : 1 begrenzten Fläche.

 Bereich außerhalb der Druckausbreitung 1 : 1 Kein Einfluss aus den konzentrierten Flächenlasten. Werden innerhalb der Vortriebsstrecke Bereiche mit einzelnen Linien- oder Punktlasten durchfahren, so sind diese Lasten für alle durchfahrenden Rohre zugrunde zu legen.

6.2.5

Eigengewicht

Das Eigengewicht der Rohre muss berücksichtigt werden.

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6.2.6

Wasserfüllung bis Rohrscheitel

Die Wasserfüllung muss bis zum Rohrscheitel angesetzt werden; Teilfüllungen bleiben unberücksichtigt.

6.2.10 Ringspaltverpressung Ein statischer Nachweis ist sowohl mit als auch ohne Verpressdruck zu führen. Die Einhaltung eines dem statischen Nachweis zugrunde gelegten Überdruckes ist in der Ausführung zu kontrollieren.

6.2.11 Druckluft Druckluft muss wie innerer Überdruck berücksichtigt werden.

6.3

Einwirkungen längs der Rohrachse durch Vorpresskraft

6.3.1

Allgemeines

Vortriebsrohre werden in Richtung ihrer Achse durch die von den Haupt- und Zwischenstationen zur Überwindung des Vortriebswiderstandes ausgeübten Vorpresskräfte belastet. Die Resultierende der Vorpresskräfte liegt – als Folge von Steuervorgängen, bei planmäßig gekrümmter Trasse und Abweichungen der Rohrspiegel von der Rechtwinkligkeit – selten in der Rohrachse. Für die Bemessung wird im Bauzustand folgende Randbedingung zugrunde gelegt:

6.2.7

Innerer Überdruck

Als innerer Überdruck und damit als Berechnungsdruck muss der Auslegungsdruck (design pressure) bzw. die Wassersäule über Rohrscheitel berücksichtigt werden.

6.2.8

Äußerer Wasserdruck

 Maximaler Überschnitt 10 mm bis DN 1000, darüber hinaus maximal 1 % von DN. Die Einbautechnik für den Rohrvortrieb nach Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304 stellt diese Randbedingungen sicher, insbesondere die Protokollierung der Steuerbewegungen und Presskräfte. Einflüsse aus unkontrolliertem Einbau sind nicht abgedeckt, nicht abschätzbar und nicht berechenbar.

Der äußere Wasserdruck muss – soweit vorhanden – ab Rohrsohle berücksichtigt werden. Bei wechselnden Wasserständen muss für den Spannungsnachweis der niedrigste Wasserstand, für den Beulnachweis der höchste Wasserstand über Rohrsohle angesetzt werden.

42

März 2014

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DWA-A 161 6.3.2

Übertragung von Längskräften

Die Vortriebskräfte werden in der Regel über den Druckübertragungsring von einem Rohr in das andere übertragen. Die Beanspruchung der Rohrverbindung wird durch die Abmessungen und den Werkstoff des Druckübertragungsringes beeinflusst. Der Druckübertragungsring muss für folgende Randbedingungen ausgelegt sein:

6.3.3

Übertragung von Querkräften

Die Rohrverbindung muss für die Übertragung von Querkräften konstruktiv ausgebildet werden. Bei Verwendung eines Druckübertragungsmittels gemäß 4.7.2 muss der Stahlführungsring und dessen Verankerung für die Aufnahme der Querkräfte nachgewiesen werden.

 Unebenheiten in den Rohrspiegelflächen,  Abweichungen von der Rechtwinkligkeit,  Abwinkelbarkeit bei Kurvenfahrten  Abwinkelbarkeit bei Steuerbewegungen. Die Querdehnung der eingesetzten Druckübertragungsmittel muss beachtet werden.

6.4

Einwirkungen längs der Rohrachse durch Zugkraft

Vortriebsrohre werden in Richtung ihrer Achse durch die Vortriebseinheit und/oder eine in der Zielbaugrube installierte Zugeinrichtung zur Überwindung des Vortriebswiderstandes durch Zugkräfte belastet. Die Resultierende der Zugkräfte liegt selten innerhalb der Rohrachse.

Der Druckübertragungsring muss zentriert (bezogen auf den Rohrmittelpunkt) und so montiert werden, dass es zu keiner Lageverschiebung kommt und durch die Befestigung keine Punktlasten auftreten können. Die Breite des Druckübertragungsringes muss auch im belasteten Zustand kleiner sein als die geringste Rohrwanddicke.

Für die Bemessung müssen auch die Mindestwanddicken gemäß 9.3.1 eingehalten werden. Die Zugkräfte sind, auch unter Berücksichtigung von planmäßigen und unplanmäßigen Kurvenradien, zu begrenzen.

Folgende Faktoren haben Einfluss auf die Ermittlung der Vortriebskraft:

Die Einbautechnik für Rohrvortrieb nach Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304, insbesondere die Protokollierung der Steuerbewegungen und Zugkräfte, muss beachtet werden und wird hier zugrunde gelegt.

 Verformungseigenschaften des Druckübertragungsringes unter Lastwechsel,

 Dicke des Druckübertragungsringes,

Einflüsse aus unkontrolliertem Einbau sind nicht abgedeckt, nicht abschätzbar und nicht berechenbar.

 Breite und Lage des Druckübertragungsringes,  Toleranzen des Rohrspiegels in Verbindung mit der Document protected by copyright. Licensed for the exclusive personal use of: Mr. Wilson Gomez Gomez, Calle 19 A No 43 B 41 41, NA Medellin

Abweichung von der Rechtwinkligkeit zur Rohrachse,

 Abwinklungen (z. B. Kurvenfahrten, Steuerbewegungen). Die Eigenschaften des Druckübertragungsringes dürfen durch Transport und Lagerung nicht beeinflusst werden (z. B. durch Feuchtigkeit). Der Druckübertragungsring kann entfallen, wenn der Rohrwerkstoff die Übertragung der Längskräfte direkt über die Rohrspiegel erlaubt. Rückstellkräfte und Verformungen des Rohrwerkstoffes infolge der Vortriebskräfte müssen beachtet werden (siehe 10.3).

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März 2014

43

DWA-A 161 6.5

Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen

Für die Belastungen quer zur Rohrachse wurde aufgrund der Ableitung der Teilsicherheitsbeiwerte aus den globalen Sicherheitsbeiwerten des Arbeitsblattes ATV-A 161/ DVGW GW 31221) der Teilsicherheitsbeiwert für Verkehrslasten mit F = 1,35 angesetzt. Für Druckrohrbemessungen gilt mindestens der Teilsicherheitsbeiwert der Einwirkung F = 1,5, höhere Werte können gegebenenfalls vereinbart werden.

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Der Teilsicherheitsbeiwert für die Einwirkungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit (Vorpresskraft) ist nach DIN V 120222) mit F=1,3 anzusetzen. Für den Fall, dass die wirksamen Presskräfte während des Vortriebes kontinuierlich überwacht und protokolliert werden und der maximale Pressendruck auf die zulässige Vortriebskraft begrenzt wird oder ein kontinuierlich messendes Überwachungssystem für Abwinkelungen und Vortriebskräfte eingesetzt wird, kann der Teilsicherheitsbeiwert für die Einwirkungen auf F =1,15 abgemindert werden.

7

Schnittkräfte aus Einwirkungen quer zur Rohrachse

7.1

Allgemeines

Die Schnittkräfte aus Einwirkungen quer zur Rohrachse werden nur in Ringrichtung untersucht. Dabei wird die Verteilung der Einwirkungen als gleichbleibend angenommen. Es werden Biegemomente M und Normalkräfte N infolge der Erdlasten, des Eigengewichtes, der Wasserfüllung sowie des äußeren Wasserdruckes bestimmt. Die ungünstigste Kombination der Lastfälle ist für die Dimensionierung maßgebend. Querkräfte in Ringrichtung können vernachlässigt werden. Die Momentenbeiwerte m und die Normalkraftbeiwerte n sind in Tabelle 13 und Tabelle 14 angegeben. Sie gelten für die Kreisform mit einer über den Umfang konstanten Wanddicke und Lockerböden gemäß DIN 18319. Die Beiwerte m und n für kleinere Auflagerwinkel insbesondere bei Festgestein sind Tabelle 16 und Tabelle 17 zu entnehmen.

Im Falle einer außergewöhnlichen Vortriebssituation (beispielsweise beim Anfahren nach längerem Stillstand) darf der Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen F vorübergehend auf 1,05 reduziert werden, sofern die tatsächlich aufgetretenen Einwirkungen und Abwinkelungen bei der Berechnung der zulässigen Vorpresskraft berücksichtigt werden (beispielsweise durch ein kontinuierlich messendes Überwachungssystem; siehe auch Arbeitsblatt DWAA 125/DVGW GW 304).

7.2

Schnittkräfte

7.2.1

Vertikale Bodenspannungen qEv aus Erdüberdeckung während des Vortriebes

Bei günstig wirkenden Einwirkungen müssen die Teilsicherheitsbeiwerte gemäß Tabelle A.2.1 der DIN 105423) verwendet werden.

Die vertikale Last aus der Erdüberdeckung wirkt während des Vortriebes radial auf das Rohr ein; es wird eine cos2-Verteilung angesetzt. Mq0,d  mq0 γ F  q0  rm2

(24)

N q0,d  nq0 γ F  q0  rm

(25)

mit q0 

3  qEv 2  K2

(26)

Dabei ist K2

Seitendruckbeiwert (Erddruckverhältnis)

qEv

vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung

rm

mittlerer Radius des Rohres

21) Ausgabe 1990-01. 22) Ausgabe 2004-08. 23) Ausgabe 2010-12.

44

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 7.2.2

Vertikale Bodenspannungen qEv aus Erdüberdeckung nach dem Vortrieb

Die vertikale Last aus der Erdüberdeckung erzeugt nach dem Vortrieb tangentiale Umfangskräfte; es wird eine rechteckförmige Verteilung angesetzt. M pEv,d  mpEv  γ F  qEv  rm2

(27)

N pEv,d  npEv  γ F  qEv  rm

(28)

Tabelle 12: Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen (Bau- und Betriebszustand) Einwirkung

Teilsicherheitsbeiwert

Belastungen quer zur Rohrachse

Veränderliche Lasten (Verkehrslasten)

Q

1,35*)

Innendruck (Druckrohre mit Betriebsdruck > 0,5 bar)

F

1,50*)

Ständige Lasten

F

1,35**)

vorübergehende Bemessungssituation

F

1,30

vorübergehende Bemessungssituation bei kontrolliertem Einbau

F

1,15

Belastungen längs der Rohrachse

ANMERKUNGEN *) Beanspruchungsmindernde Lasten dürfen nicht angesetzt werden.

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**) Gesicherte beanspruchungsmindernde ständige Lasten dürfen mit F = 1,0 angesetzt werden.

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März 2014

45

DWA-A 161

Tabelle 13: Momenten- und Normalkraftbeiwerte für Auflagerwinkel 2= 180° (Regelfall Vortrieb, wenn nach Abschluss des Vortriebes der Ringraum dauerhaft und vollständig verpresst wird) Eigengewicht

Wasserfüllung

Verkehrslast

cos²-förmig

während Vortrieb vert.

Momentenbeiwerte

Erdüberdeckung

Auftrieb

Flächenlast

horiz.

vert.

horiz.

Bettungs. reaktionsdruck

nach Vortrieb vert.

horiz.

horiz.

mg

mW

mpT

mpTh

mq0

mqh

mpEv

mpEh

mA

(7.2.7)

(7.2.8)

(7.2.3)

(7.2.4)

(7.2.1)

(7.2.5)

(7.2.2)

(7.2.6)

(7.2.9)

m qh* (7.2.11)

Scheitel

+0,384

+0,192

+0,250

–0,250

+0,167

–0,167

+0,250

–0,250

–0,192

–0,181

Kämpfer

–0,437

–0,219

–0,250

+0,250

–0,167

+0,167

–0,250

+0,250

+0,219

+0,208

Sohle

+0,706

+0,353

+0,250

–0,250

+0,167

–0,167

+0,250

–0,250

–0,353

–0,181

Normalkraftbeiwerte

ng

nW

npT

Scheitel

+0,250

+0,625

0

Kämpfer

–1,571

+0,215

–1,000

Sohle

–1,428

+0,786

0,000

npTh

nq0

nqh

–1,000

–0,333

–0,667

–0,667

–0,333

–0,333

–0,667

0 –1,000

npEv

0

npEh

–1,000

–1,000 0

0 –1,000

nA

–0,625 –0,215 –0,786

n qh*

–0,577 0 –0,577

Tabelle 14: Momenten- und Normalkraftbeiwerte für Auflagerwinkel 2= 90° (Sonderfall) Eigengewicht

Wasserfüllung

Verkehrslast

rechteckig

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Erdüberdeckung

Auftrieb

Flächenlast während Vortrieb vert.

horiz.

vert.

horiz.

Bettungs. reaktionsdruck

nach Vortrieb vert.

horiz.

horiz.

Momentenbeiwerte

mpTh

mq0

mqh

mpEv

mpEh

(7.2.7)

(7.2.8)

(7.2.3)

(7.2.4)

(7.2.1)

(7.2.5)

(7.2.2)

(7.2.6)

(7.2.9)

m qh* (7.2.11)

Scheitel

+0,419

+0,244

+0,274

–0,274

+0,167

–0,167

+0,274

–0,274

–0,244

–0,181

Kämpfer

–0,485

–0,272

–0,279

+0,279

–0,167

+0,167

–0,279

+0,279

+0,272

+0,208

Sohle

+0,642

+0,515

+0,314

–0,314

+0,167

–0,167

+0,314

–0,314

–0,515

–0,181

Normalkraftbeiwerte

mg

ng

mW

nW

mpT

npT

Scheitel

+0,333

+0,715

Kämpfer

–1,571

+0,215

–1,000

Sohle

–0,333

+0,740

–0,053

46

März 2014

0,053

npTh

nq0

nqh

–1,000

–0,333

–0,667

–0,667

–0,333

–1,000

–0,333

–0,667

–0,053

0,053 –1,000

npEv

0,053

npEh

–1,000 0,053 –1,000

mA

nA

–0,715 –0,215 –0,740

n qh* –0,577 0 –0,577

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 7.2.3

Vertikale Bodenspannungen pT aus Verkehr

7.2.6

Für die vertikale Last aus Verkehr wird für den Bau- und Betriebszustand eine rechteckförmige Verteilung angesetzt. M pT,d  mpT  γ Q  pT  rm2

(29)

N pT,d  npT  γ Q  pT  rm

(30)

Dabei ist pT

Bodenspannung infolge vertikaler Verkehrslast

rm

mittlerer Radius des Rohres

7.2.4

pTh  rm2

(31)

N pTh,d  npTh  γ Q  pTh  rm

(32)

Dabei ist

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7.2.5

M pEh,d  mpEh  γ F  qEh  rm2

(35)

N pEh,d  npEh  γ F  qEh  rm

(36)

qEh

Für den Bau- und Betriebszustand wird eine rechteckförmige Verteilung angesetzt.

pTh

Die horizontale Last aus der Erdüberdeckung erzeugt nach dem Vortrieb tangentiale Umfangskräfte, es wird eine rechteckförmige Verteilung angesetzt.

Dabei ist

Horizontale Bodenspannungen pTh aus Verkehr

M pTh,d  mpTh  γ Q 

Horizontale Bodenspannungen qEh aus Erdüberdeckung nach dem Vortrieb

horizontale Bodenspannung in Kämpferhöhe infolge Verkehrslast

Horizontale Bodenspannungen q0h aus Erdüberdeckung während des Vortriebes

Die horizontale Last aus der Erdüberdeckung wirkt während des Vortriebes radial auf das Rohr ein, es wird eine sin2-Verteilung angesetzt.

Mqh,d  mqh γ F  q0h  rm2

(33)

Nqh,d  nqh γ F  q0h  rm

(34)

7.2.7

horizontale Bodenspannung aus Erdlast

Eigenlast

Aus der Eigenlast resultiert ein radial wirkender Sohldruck, für den eine cos2-Verteilung angesetzt wird.

Mg,d  mg γ F  γ R  t  rm2

(37)

Ng,d  ng γ F γ R  t  rm

(38)

Dabei ist t

Wanddicke, Mindestnennwanddicke

R

Wichte der Rohrwerkstoffe

7.2.8

Wasserfüllung bis Rohrscheitel

Aus einer Wasserfüllung resultiert ein radial wirkender Sohldruck, für den eine cos2-Verteilung angesetzt wird. M W,d  mW  γ F  γ W  rm3

(39)

N W,d  n W  γ F  γ W  rm2

(40)

Dabei ist

W

Wichte des Wassers

mit d   q0h   q0 γ B' a   K2 2  

(34a)

Dabei ist da

Außendurchmesser



Wichte des feuchten Bodens

‘ B

F

Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit

DWA-Regelwerk

März 2014

47

DWA-A 161 7.2.9

Auftrieb

7.3

Infolge Auftriebes bei äußerem Wasserstand bis Rohrscheitel entsteht ein entlastend wirkender negativer, radial wirkender Sohldruck, für den eine cos2Verteilung angesetzt wird.

M A,d  mA γ F γ W  rm3

(41)

N A,d  nA γ F γ W  rm2

(42)

7.2.10 Schnittkräfte aus Wasserdruck Infolge radial wirkenden äußeren und/oder inneren Wasserdruckes:

Mindestschnittgrößen zur Berücksichtigung von Beanspruchungen aus Führungskräften

Zusätzlich zu 9.3.1 und 9.3.2 muss eine Mindestbemessung mit folgenden Momenten- und Normalkraftbeanspruchungen durchgeführt werden. M dScheitel

45  rm2

(47a)

M dKämpfer = – 45  rm2

(47b)

45  rm2

(47c)

=

M dSohle

=

N dScheitel

= – 135  rm

(48a)

1 r r r  MpW,d  γ F  ( pi  pa )  ri  ra   2i a2  ln a   2 r r ri  a i 

(43)

N dKämpfer

= – 270  rm

(48b)

N pW,d  γ F  ( pi  ri  pa  ra )

(44)

N dSohle

= – 135  rm

(48c)

In den Gleichungen (47a) bis (48c) ist rm in m einzusetzen. Die Ergebnisse haben die Einheit kNm/m bei M und kN/m bei N.

Dabei ist pi

innerer Überdruck

pa

äußerer Überdruck

ri

innerer Radius des Rohres

ra

äußerer Radius des Rohres

Die Werte der Gleichungen (47a) bis (48c) sind bereits mit dem Teilsicherheitsfaktor F = 1,35 multipliziert.

Stützmitteldruck und Verpressung des Überschnittes sind analog zum Wasserdruck zu berücksichtigen.

Bei Vortrieben mit planmäßigen Kurven wird empfohlen, die Schnittgrößen für die Mindestbemessung mit dem Faktor





1  0,5  z k /da,min  1

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7.2.11

Bettungsreaktionsdruck

(49)

zu multiplizieren.

Horizontaler Bettungsreaktionsdruck qh* infolge von Erdund Verkehrslasten wird nur für biegeweiche Rohre angesetzt:  * M qEh*,d  mqh  γ F  qEh  rm2

(45a)

 * N qEh*,d  nqh  γ F  qEh  rm

(46a)

Bettungsreaktionsdruck q*Eh nach 6.2.2 (12).  * M qTh*,d  mqh  γ Q  q Th  rm2

(45b)

 * N qTh*,d  nqh  γ Q  q Th  rm

(46b)

Dabei ist zk/da,min Fugenklaffungsmaß Die Mindestbemessung darf entfallen, wenn Führungskräfte sowie die daraus entstehenden Beanspruchungen durch geeignete Berechnungsverfahren (Finite-ElementeMethoden; kurz: FEM) bestimmt werden oder wenn nachweislich aufgrund des Einbauverfahrens RohrBoden-Interaktionen nicht maßgebend werden (z. B. beim Pilotrohr-Vortrieb).

* nach 6.2.2 Gl. (11). Bettungsreaktionsdruck qTh

48

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

8

8.1

Annahmen zu Einwirkungen quer zur Rohrachse bei Vortrieb im Festgestein Allgemeines

Die Angaben in 4.4 und 7.2 gelten nur für den Vortrieb in Lockergestein. Für den Vortrieb ganz oder teilweise im Festgestein sind in Abstimmung mit dem Sachverständigen für Geotechnik besondere, ingenieurmäßige Überlegungen möglichst bereits in der Ausschreibungsphase anzustellen. Die Überlegungen sind abhängig vom Boden – rund um das Rohr und in der Überdeckung – sowie vom Vortriebsverfahren. Hierzu gibt es keine Standardlösung, sondern es sind projektspezifische Annahmen erforderlich. Beim Vortrieb im Festgestein können nicht quantifizierbare Einwirkungen (z. B. Punktbelastungen) auftreten, die durch eine Bemessung nach diesem Arbeitsblatt nicht abgedeckt sind.

8.2

Erdlast

8.2.1

Vortrieb mit Auflagerung im Festgestein und Überlagerung mit Lockerboden

Bei einem Vortrieb mit Auflagerung im Festgestein und Überlagerung mit Lockerboden (siehe Bild 9) gelten die gleichen Belastungsannahmen wie bei Lockerboden, für die Schnittgrößenermittlung ist qEv bzw. qEh maßgebend. Befindet sich das Rohr weniger als zwei Rohraußendurchmesser unterhalb der Festgesteinsoberkante, ist die Auflast wie für ein Rohr im Lockergestein zu ermitteln, wenn nicht im Einzelfall ein anderer Ansatz vom Sachverständigen für Geotechnik angegeben wird.

8.2.2

Vortrieb vollständig im Festgestein

Bei Vortrieb vollständig im Festgestein (siehe Bild 10) ist eine Reduzierung der für die Berechnung der Vertikallast anzusetzenden Überdeckungshöhe gegenüber der vorhandenen Überdeckungshöhe möglich. Bedingt durch die Aktivierung gewölbeartiger Tragwirkungen im Festgestein über den Rohren, kann in Abstimmung mit dem Sachverständigen für Geotechnik eine Reduzierung der rechnerischen Überdeckungshöhe auf den zweifachen Rohraußendurchmesser möglich sein.

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Falls lokale Verwitterungszonen auftreten können, müssen hierfür besondere Betrachtungen angestellt werden. Es können gegebenenfalls Teilflächenbelastungen durch örtliche plastische oder sonstige Gebirgsverformungen auftreten (siehe z. B. auch HORNUNG & KITTEL (1989)).

DWA-Regelwerk

März 2014

49

DWA-A 161

Lockerboden

2

Überschnitt

Festgestein

wirksamer Auflagerwinkel 2 Bild 9: Vortrieb mit Auflagerung im Festgestein und Überlagerung mit Lockerboden

2

Überschnitt

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Festgestein

wirksamer Auflagerwinkel 2 Bild 10: Vortrieb vollständig im Festgestein Tabelle 15: Empfohlener Einflussfaktor f2,F für den Vortrieb im Festgestein Zeile Bauzustand Betriebszustand Vortrieb 1

f2,F = 0,6

f2,F = 1,0

Ortsbruststützung mit Stützflüssigkeit oder Erdbrei und kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges ab Schild mit Dokumentation

2

f2,F = 0,5

f2,F = 0,8

Andere Vortriebsverfahren und kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges ab Schild mit Dokumentation

3

f2,F = 0,1

f2,F = 0,2

Überschnitt ≤ 1,0 cm (gemessen am Kämpfer), ohne gesicherte kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges

4

f2,F = 0,0

f2,F = 0,0

Überschnitt > 1,0 cm (gemessen am Kämpfer), ohne gesicherte kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges

50

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 8.3

Verformungsmodul

8.5

Auflagerwinkel

Bei einem Vortrieb im Festgestein ist eine seitliche Bettung nur bei einer vollständigen Ringspaltverpressung im Endzustand anzusetzen (Tabelle 15: Zeilen 1 und 2). Der im geotechnischen Bericht angegebene Verformungsmodul EF ist für die Berechnung auf 100 N/mm² zu begrenzen.

Die Festlegung des Auflagerwinkels 2 (siehe Bilder 11 und 12) ist abhängig vom anstehenden Festgestein in der Sohle und vom Vortriebsverfahren. Bei nachträglicher Ringspaltverpressung kann für den Betriebszustand ein größerer Auflagerwinkel als im Bauzustand angesetzt werden.

Für den Verformungsmodul EB für die Rohrbemessung gilt:

Die in Tabelle 16 und Tabelle 17 angeführten Momenten- und Normalkraftbeiwerte und die daraus resultierenden Schnittkräfte sind Anhaltswerte für die Berechnung.

EB  EF  f2,F

(50)

Dabei ist EB

Verformungsmodul des Bodens

EF

Verformungsmodul des Gebirges

f2,F

Einflussfaktor infolge des Vortriebes in Festgestein

Bild 11: Erläuterung zu mq0 = mpEv, nq0 = npEv und mqh = mpEh, nqh = npEh ( im Bild entspricht ‘ im Text;

8.4

Seitendruckbeiwert

Quelle: HORNUNG & KITTEL 1989)

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Der Ruhedruckbeiwert K2,0 muss vom Sachverständigen für Geotechnik angegeben werden (siehe Anhang D.2.3). Liegen bei Vortrieben, bei denen nur das Auflager im Festgestein liegt, für den Ruhedruckbeiwert K2,0 des Lockerbodens über dem Festgestein keine Angaben vor, kann der Seitendruckbeiwert K2 wie in 4.4 angegeben ermittelt werden. Hierbei ist der maßgebende Reibungswinkel ‘ des über dem Festgestein liegenden Lockerbodens anzusetzen. Der Faktor f2 ist dabei gemäß Tabelle 5 zu wählen.

Bild 12: Erläuterung zu mg, ng und mW, nW ( im Bild entspricht ‘ im Text; Quelle: HORNUNG & KITTEL 1989)

Wenn keine dauerhafte und vollständige Verpressung des Ringspaltes für den Betriebszustand gegeben ist (in der Regel bei nichtbegehbaren Vortrieben), muss der Einflussfaktor f2,F gemäß Zeile 3 oder 4 der Tabelle 15 bzw. der Faktor f2 gemäß der Zeile 3 oder 4 der Tabelle 5 bei seitlichem Lockerboden angesetzt werden (weitere Erläuterungen in Anhang B). Die Ringspaltstützung umfasst die Stützung während des Vortriebes und die dauerhafte Verpressung für den Betriebszustand. Bei stark klüftigem Gebirge kann infolge eines Verlustes von Gleit- und Stützmittel eine weitere Reduzierung des Seitendruckbeiwertes K2 erforderlich sein.

DWA-Regelwerk

März 2014

51

DWA-A 161 Tabelle 16: Momenten- und Normalkraftbeiwerte für über den Baugrund eingeleitete Lasten nach HORNUNG & KITTEL (1989) für einige Beispiele (Stützung cos-förmig radial, Auflast rechteckförmig  = 90°) 2  = 30°

Auflagerwinkel

2  = 60°

2  = 90°

2  = 120°

Bettungsreaktionsdruck

Last

V-Last

H-Last

V-Last

H-Last

V-Last

H-Last

V-Last

H-Last

horiz.

Momentenbeiwerte

mq0 = mpEv

mqh = mpEh

mq0 = mpEv

mqh = mpEh

mq0 = mpEv

mqh = mpEh

mq0 = mpEv

mqh = mpEh

mqh*

Scheitel

0,296

–0,250

0,285

–0,249

0,269

–0,245

0,251

–0,232

–0,181

Kämpfer

–0,303

0,250

–0,292

0,249

–0,275

0,244

–0,253

0,228

0,208

Sohle

0,467

–0,249

0,369

–0,243

0,292

–0,224

0,238

–0,187

–0,181

Normalkraftbeiwerte

nq0 =

nqh =

nq0 =

nqh =

nq0 =

nqh =

nq0 =

nqh =

nqh*

npEv

npEh

npEv

npEh

npEv

npEh

npEv

npEh

Scheitel

0,099

Kämpfer

–1,000

Sohle

–0,230

–1,000 0 –0,966

0,078

–0,998

–1,000

0,044

0

–0,339

–0,989

–1,000

–0,868

0,003

0

–0,433

–0,960

–1,000

–0,718

–0,510

–0,577

0 –0,540

0 –0,577

ANMERKUNGEN V-Last Vertikallast H-Last Horizontallast

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Tabelle 17: Momenten- und Normalkraftbeiwerte für Eigenlast und Wasserfüllung nach HORNUNG & KITTEL (1989) für einige Beispiele (Stützung cos-förmig radial, Auflast rechteckförmig  = 90°) 2  = 30°

Auflagerwinkel Last

2  = 60°

2  = 90°

2  = 120°

Eigenlast

Wasserfüllung

Eigenlast

Wasserfüllung

Eigenlast

Wasserfüllung

Eigenlast

Wasserfüllung

mg

mW

mg

mW

mg

mW

mg

mW

Momentenbeiwerte

Scheitel

0,489

0,244

0,456

0,228

0,406

0,203

0,347

0,174

Kämpfer

–0,559

–0,280

–0,525

–0,263

–0,471

–0,235

–0,401

–0,200

Sohle

1,123

0,561

0,814

0,407

0,573

0,286

0,401

0,201

Normalkraftbeiwerte

ng

nW

ng

nW

ng

nW

ng

nW

Scheitel

0,477

0,739

0,411

0,705

0,306

0,653

0,177

0,588

Kämpfer

–1,571

0,215

–1,571

0,215

–1,571

0,215

–1,571

0,215

Sohle

–0,888

1,056

–1,232

0,884

–1,528

0,736

–1,769

0,616

52

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

9 9.1

Bemessung quer zur Rohrachse

9.2

Erforderliche Nachweise

Es sind mindestens die Nachweise nach Tabelle 18 zu führen.

Allgemeines

Bei Werkstoffen mit zeitabhängigem Materialverhalten sind die Nachweise grundsätzlich mit den Langzeit- und den Kurzzeitwerten zu führen. Im Bauzustand dürfen die Langzeitwerte an die tatsächliche Einwirkungsdauer angepasst werden.

Die Bemessung der Vortriebsrohre erfordert die Beachtung der werkstoffspezifischen Normen und Richtlinien. Sowohl für den Bau- als auch für den Betriebszustand müssen die erforderlichen Nachweise erfüllt werden. Die zulässigen Verformungen dürfen nicht überschritten werden. Es wird unterschieden in biegesteife (VRB > 1) bzw. biegeweiche Rohre (VRB ≤ 1) (siehe Gleichung (14)). Darüber hinaus müssen die Mindestwanddicken gemäß 9.3 eingehalten werden. Die statische Berechnung von Führungsringen und Dehnerstationen wird in diesem Arbeitsblatt nicht behandelt. Es wird eine ausreichend tragfähige konstruktive Lösung vorausgesetzt.

9.3

Bauteilnachweise

9.3.1

Mindestwanddicken

Unabhängig von der Belastungssituation müssen die im Rohrvortrieb eingesetzten Rohre eine Mindestwanddicke gemäß Tabelle 19 bzw. Tabelle 20 aufweisen.

Tabelle 18: Erforderliche Nachweise Nachweise

Biegesteife Rohre (VRB > 1) Bauzustand

Betriebszustand

Biegeweiche Rohre (VRB ≤ 1) Bauzustand

Betriebszustand

Bauteilnachweise (9.3)

 Mindestwanddicke (9.3.1)

X

 Mindestbewehrung (9.3.2)

X1)

 Mindestschnittgrößen (7.3)

X

X

X

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Standsicherheitsnachweise (9.4)

 Spannungs-Dehnungsnachweise – quer zur Rohrachse (7.3)

X

– in Richtung der Rohrachse (10)

X

X

X

X

X

– Vergleichsspannungen (11)

X

 Stabilitätsnachweis – Axiales Beulen (12)

X

– Radiales Beulen (9.4.3)

X

X

 Ermüdungsnachweis – Ermüdungsnachweis (9.4.5)

X

X

Gebrauchstauglichkeitsnachweis

 Verformungsnachweis (9.4.2)  Vergleichsspannung (9.4.3.2)

X X

X

X

ANMERKUNG: 1) Für Stahlbeton.

DWA-Regelwerk

März 2014

53

DWA-A 161 Tabelle 19: Mindestwanddicken Nennweite

Beton und Stahlbeton

Steinzeug

Mindestwert

Mindestwert t/rm

Mindest-Gusswanddicke t in mm

Mindestwert

t/rm 150

0,30

6,0

0,06

200

0,30

6,3

0,06

0,30

6,8

0,06

0,25

7,2

0,06

–

7,7

0,06

0,25

8,1

0,06

0,25

9,0

0,06

0,20

9,9

0,06

0,15

10,8

0,06

0,15

11,7

0,06

0,15

12,6

0,06

0,10

13,5

0,06

1200

0,10

15,3

0,06

1400

0,10

17,1

0,06

1600

18,9

0,06

1800

20,7

0,06

2000

22,5

0,06

DN

250 300 350

0,17 für Betonfestigkeitsklassen bis C45/55

400 500 600 700

0,16 für Betonfestigkeitsklassen von C50/60 bis C60/75

800 900

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1000

(gemäß DIN V 12011))

Guss

UP-GF mit min ER,K = 10.000 N/mm2

t/rm

ANMERKUNG 1) Ausgabe 2004-08.

54

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Tabelle 20: Mindestwanddicke für Stahlrohre

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Nennweite DN

Außendurchmesser

Mindestnennwanddicke

DA

t

in mm

in mm

100

114,3

3,6

0,063

150

168,3

4,5

0,054

200

219,1

5,0

0,046

250

273,0

5,6

0,042

300

323,9

6,3

0,039

350

355,6

6,3

0,036

400

406,4

6,3

0,032

500

508,0

6,3

0,025

600

610,0

6,3

0,021

700

711,0

0,01  DA

0,020

800

813,0

0,01  DA

0,020

900

914,0

0,01  DA

0,020

1000

1016,0

0,01  DA

0,020

1100

1118,0

0,01  DA

0,020

1200

1219,0

0,01  DA

0,020

1300

1321,0

0,01  DA

0,020

1400

1422,0

0,01  DA

0,020

1500

1524,0

0,01  DA

0,020

1600

1626,0

0,01  DA

0,020

DWA-Regelwerk

Mindestverhältnis t/r = 2·t/DA

März 2014

55

DWA-A 161 9.3.2

Mindestbewehrung

Die Mindestbewehrung für Stahlbetonrohre muss gemäß DIN V 1201 vorgesehen werden.

Für den Verformungsbeiwert c *v und für den Beiwert des Bettungsreaktionsdruckes K* erhält man in den folgenden Beispielen:

 Auflagerwinkel 2= 60°

9.4 9.4.1

Standsicherheitsnachweise (52a)

0,1026 K* = V RB,LK  0,0658

(52b)

Allgemeines

Bei Werkstoffen mit zeitabhängigem Verhalten (z. B. mit Lang- und Kurzzeitwerten in der Werkstofftabelle des Anhanges A) ist die Einwirkungsdauer bei den Standsicherheitsnachweisen auch im Bauzustand zu berücksichtigen.

9.4.2

c *v = –0,1053 + 0,0640 · K*

Dabei ist VRB,LK

Systemsteifigkeit Langzeit, Kurzzeit (gewichtet)

 Auflagerwinkel 2= 180°

Verformungsnachweis

Die relative Durchmesseränderung infolge der vertikalen und horizontalen Lasten wird entsprechend den nachfolgenden Gleichungen gerechnet. Allgemein wird bei Vortriebsverfahren mit einem Auflagerwinkel 2 = 180° gerechnet. Bei dem Rohrvortrieb verwandten Verfahren (siehe Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304) oder bei Vortrieben in Festgestein, muss im Bauzustand mit einem Auflagerwinkel 2 ≤ 60° rechnet werden.

c *v = –0,0833 + 0,0640 · K*

(52c)

0,0833

(52d)

K* = V RB,LK  0,0658

Es ist vereinfachend einzusetzen die vertikale Belastung qv  qEv  qT

(53)

und die horizontale Einwirkung qh = qEh + pTh

q δv  cv*  v

 qh 100 (%) SR

(51)

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Dabei ist qh

horizontaler Erddruck

qv

vertikale Belastung aus Erddruck und Verkehr

SR

Rohrsteifigkeit (mit rm ermittelt)

Dabei ist pTh

horizontale Bodenspannung in Kämpferhöhe infolge Verkehrslast

qEh

horizontaler Bettungsreaktionsdruck aus Erdlast

qEv

vertikale Bodenspannung aus Erdüberdeckung

qT

Verkehrslast

Im Bauzustand gilt SR = SR,K und für den Betriebszustand gilt SR = SR,LK. Für die zulässige Verformung gilt: Allgemein:

δv  3 %

Unter Gleisen:

δv  2 % und zul δv  2  rm  10 mm

Die für den Bauzustand ermittelte Verformung muss – gemäß dem Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 30424) – auf das gewählte Bauverfahren und den vorhandenen Baugrund abgestimmt werden.

24) Ausgabe 2008-12.

56

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 9.4.3

Rohr-Vergleichsspannung VR im Gebrauchszustand nachgewiesen:

Spannungs-Dehnungsnachweise quer zur Rohrachse

σVR 1 fctm 6 3,5

9.4.3.1 Allgemeines Die für die Bemessung quer zur Rohrachse maßgebende Biegezugspannung ergibt sich aus: Nd Md  αki A W

mit αki  1 

t 3  rm

(54)

σa,d 

Nd Md  αka A W

mit αka  1 

t 3  rm

(55)

Dabei ist Fläche

Md

Biegemoment, Bemessungswert

Nd

Normalkraft, Bemessungswert

rm

mittlerer Radius des Rohres

t

Wanddicke, Mindestnennwanddicke

W

Widerstandsmoment

αka

Korrekturfaktor für die äußere Krümmung

αki

Korrekturfaktor für die innere Krümmung

ε a,d 

σi,d ER σa,d ER





(56)

 t  Nd    M d αka   8  S0  6 

(57)

t

fR Beiwert aus DIN V 120125) Dabei ist fctm

mittlere Zugfestigkeit des Betons

σM

Biegespannung aus den Biegemomenten

σN

Zugspannung aus den Normalkräften

9.4.3.3 Steinzeug

t   t  Nd   M d αki  2rm3  8  S0  6 

2rm3

Die Bemessung von Vortriebsrohren aus Steinzeug erfolgt auf der Grundlage von DIN EN 295-7. Die für die Bemessung quer zur Rohrachse maßgebende Biegezugspannung wird gemäß 9.4.3.1 berechnet und mit der um den Teilsicherheitsbeiwert für Beanspruchbarkeit reduzierten Ringbiegezugfestigkeit verglichen:

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σRBZ,d  Dabei ist ER S0

(59)

Der Nachweis der Betonbiegezugspannungen VR kann durch den Nachweis der rechnerischen Rissbreite wk nach DIN EN 1992-1-1 ersetzt werden. Wenn keine genaueren Angaben vorliegen, ist die rechnerische Rissbreite auf wk = 0,2 mm zu begrenzen

Die zugehörige Randfaserdehnung ergibt sich aus: ε i,d 

mit σVR  fR (σN  σM )

σi,d 

A

(58)

Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung Rohrsteifigkeit (mit dm ermittelt)

σi,d σRBZ,d

σRBZ γ M,rad

 1,0 und

(60)

σa,d σRBZ,d

 1,0

(61)

Dabei ist

9.4.3.2 Stahlbeton

σRBZ

Ringbiegezugfestigkeit

σRBZ,d Ringbiegezugfestigkeit, Bemessungswert

Die Bemessung von Vortriebsrohren aus Stahlbeton erfolgt nach DIN V 1201 und DIN EN 1916 in Verbindung mit DIN V 1202 und DIN EN 1992-1-1. Die in DIN V 1201 angegebenen Mindestwanddicken und Mindestbewehrungen sind dabei zu beachten. Die Betonstahlbewehrung wird unter Vernachlässigung des Mitwirkens des Betons in der Zugzone nach den Regeln des Stahlbetonbaus (DIN EN 1992-1-1) ermittelt. Die Betonbiegezugspannungen werden unter Ansatz der vollen Mitwirkung des Betons in der Zugzone über die

DWA-Regelwerk

25) Ausgabe 2004-08.

März 2014

57

DWA-A 161 9.4.3.4 UP-GF Die Biegezug- und Biegedruckdehnungen sind für die Innen- und Außenseiten des Rohres in Scheitel, Kämpfer und Sohle nachzuweisen. Für Biegedruck darf der Betrag der Grenzdehnung für Biegezug nach der Werkstofftabelle im Anhang A (Spalte 10) als Grenzstauchung angesetzt werden. Die nach 9.4.3.1 ermittelten Randfaserdehnungen εd sind für den Kurzzeitnachweis mit den Rechenwerten εR,K aus der Werkstofftabelle im Anhang A zu vergleichen. Der Kurzzeitnachweis lautet: ε K,d

1

ε R,K,d

Für die Dehnungen aufgrund der restlichen Einwirkungen wird der Langzeitwert der Grenzdehnung angesetzt. Damit ergibt sich die maßgebende rechnerische Grenzdehnung aus: ε R, L, d 

ε ST, d  ε re,d ε R, L, d

ε R,K,d 

ε R,K γ M,rad

Die Rohrsteifigkeit S0,LK für den Langzeitnachweis wird nach Gl. (16) bzw. Gl. (17) ermittelt. Bei dem Langzeitnachweis müssen für d die unterschiedlichen Einwirkungsdauern berücksichtigt werden. Für Einwirkungen aus Erdlast und Verkehr ε ST,d gilt:

ε ST,d 

t t     NST,d  MST,d αk  3  8  S0,LK  6  2  rm

(63)

σd 

Für die restlichen Einwirkungen εre,d gilt:

 8  S0,L

t     N re,d  Mre,d  αki  6  

(64)

N d Md  · αk mit αk  1 A W

(68a)

Nd Api  Md  · αk A W

(68b)

Api 

N re,d  N g,d  N W,d  N A,d  N pW,d

pEv  ε R,L  pT  ε R,K pEv  pT

März 2014

mit αk  1

1 1  0,5

pli pk

1

(69)

mit

Die Dehnungen aufgrund der Einwirkungen werden mit einem zweifach gewichteten Rechenwert der Grenzdehnung bzw. Grenzstauchung verglichen. Für die Dehnungen aufgrund von Erd- und Verkehrslasten wird angesetzt:

ε R,ST 

(67)

Berechnung des Abminderungsfaktors:

mit

M re,d  M g, d  M W,d  M A, d  M pW,d

1

bzw.

MST,d  MpEv,d  MpT,d  MpTh,d  MpEh,d  Mqh*,d

t

(66)

Wegen der Rückverformung des Rohres bei Innendruckbeanspruchungen dürfen im Betriebszustand die Biegemomente aus Erdlast und Verkehrslast in Ringrichtung des Rohres mit dem Faktor Api abgemindert werden.

NST,d  N pEv,d  N pT,d  N pTh,d  N pEh,d  N qh*,d

rm3

ε ST, d  ε re, d

9.4.3.5 Stahl und duktiles Gusseisen

σd 

ε re,d 

ε ST, d  ε R,ST  ε re, d  ε R, L

Bei der Bemessung von vorgetriebenen UP-GF-Druckrohren kann analog NETZER & PATTIS (1989) „Überlagerung von Innen- und Außendruckbelastung erdverlegter Rohrleitungen (Rechnerische Untersuchungen bei Anwendung der Theorie II. Ordnung)“ vorgegangen werden.

mit

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γ M , rad



Der Nachweis für Langzeiteinwirkungen ist erbracht, wenn gilt:

(62)

mit

58

1

(65)

pli  pi  0,9   pEv  pT  pa 

pk 

 t 3 ER  12  1  ν ²   rm

3

(70)

  t E   R   r 3,64   m

   

3

(71)

(mit ν  0,3 )

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 9.4.4

Stabilitätsnachweis

9.4.4.1 Allgemeines Der Nachweis der Beulsicherheit für biegeweiche Rohre erfolgt analog Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127. Die Stabilitätsnachweise in 9.4.3.2 und 9.4.3.3 müssen für den Bau- und Betriebszustand geführt werden. Der Grundwasserstand und der Stützmitteldruck müssen beachtet werden.

Der kritische Flüssigkeitsdruck ergibt sich aus: krit pa,d  κa  αD 

Die kritische Erdlast berechnet sich: 

für VRB  0,1 zu krit q v,d  2  κ v2 



(72a) 1  8  S0,LK  SBh γ M,Stab

für VRB > 0,1 zu krit qv,d  κv2 

1 γ M,Stab

 1    8  S0,LK   3   3  V RB  

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Dabei ist horizontale Bettungssteifigkeit

S0,LK

gewichtete Rohrsteifigkeit

VRB

Systemsteifigkeit

Durchschlagbeiwert als Funktion der Systemsteifigkeit VRB, des Radius-/ Wanddickenverhältnisses rm/t nach Bild 13 und den Abminderungsfaktoren a1 für lokale und a2 für globale Vorferformungen

Zur Berücksichtigung von gleichzeitig vorhandenen globalen und lokalen Vorverformungen ist der gemeinsame Abminderungsfaktor durch Multiplikation zu ermitteln:

κa  κa1 κa2 (72b)

SBh

(74a)

γ M,Stab

mit

D

9.4.4.2 Nachweis bei vollständiger Bettung des Rohres

8  S0,LK

(74b)

Bei Vortriebsrohren kann der Abminderungsfaktor für örtliche Vorverformung a1 = 1,0 verwendet werden. Aufgrund der für Vortriebsrohre vorgeschriebenen Radius-/ Wanddickenverhältnisse kann der Abminderungsfaktor für ovale Vorverformungen a2 = 0,7 verwendet werden, wenn die globale Vorverformung 3 % des Radius nicht überschreitet. Eine genauere Berechnung nach Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 12724), Diagramm D12 ist zulässig. Bei Kunststoffrohren ist die Langzeitrohrsteifigkeit S0,LK nach Gleichung (15) mit ER = ER,LK, mit Gleichung (16) oder Gleichung (17) zu berechnen. Der für die Berechnung zugrunde zu legende äußere Wasserdruck ist der auf die Rohrsohle bezogene hydrostatische Druck.

 v2 ist der Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung der elastisch-plastischen Stoffgesetze des Bodens und von Vorverformungen. Es gilt v2 = 0,9 für VRB  0,03 (VRB < 0,03; siehe Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 12726).

In Gebieten, in denen mit Erhöhung des Grundwasserstandes infolge Hochwasser zu rechnen ist, sind entsprechende Lasten zu berücksichtigen.

Der Nachweis gegen Beulversagen lautet: qv,d krit q v,d

1

(73)

mit qv,d  γ F  qEv γ Q  pT

26) Ausgabe 2000-08.

DWA-Regelwerk

März 2014

59

D

DWA-A 161

vRB Bild 13: Durchschlagbeiwert D für den kritischen äußeren Wasserdruck

Der Nachweis gegen Beulversagen lautet pa,d krit pa,d

9.4.4.3 Nachweis ohne Bettung des Rohres Der kritische Flüssigkeitsdruck beträgt:

1

(75) krit pa,d  κa2  24 

mit

pa,d  γ F  (γ W  hW  pu )

S0,LK

(77)

γ M,Stab

Bei Rohren mit zweiwelligen Vorverformungen V ohne örtliche Deformationen kann für VRB ≤ 1 der Beiwert

Dabei ist

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hW

κa2  1  0,03 δ v

Höhe des Wasserspiegels über Rohrsohle

pu

Unterdruck im Rohr

W

Wichte des Wassers

mit

δv  10 %

Bei gleichzeitigem Auftreten der Lasten qv und pa ist ein Interaktionsnachweis wie folgt zu führen: qv, A,d krit qv,d



pa,d krit pa,d

(78)

verwendet werden. Der Nachweis der Stabilität ist erbracht, wenn gilt:

1

(76)

krit pa,d γ F  pStm  γ Q  pT

1

(79)

mit Dabei ist qv,A,d = γ F · qEv  γ Q · pT unter Berücksichtigung des Auftriebes bei der Ermittlung der Erdlast nach Gleichung (5b).

60

März 2014

pStm Außendruck des Stützmittels an den Einpressstellen

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 9.4.5

Ermüdungsnachweis unter nicht vorwiegend ruhender Belastung

9.4.5.1 Allgemeines

sen für den Einsatz im Druckbereich von Eisenbahnverkehrslasten nach Bild 5 zugelassen sein. Tabelle 21: Abminderungsfaktor T

Der Nachweis gegen Ermüden ist für Rohre unter dem Gleiskörper von Eisenbahnen sowie unter Flugbetriebsflächen zu führen. Für Straßenverkehrslasten ist der Ermüdungsnachweis nur bei einer Erdüberdeckung < 1,5 m erforderlich, wobei nur ein Fahrzeug angesetzt werden muss (siehe LM3 nach DIN EN 1991-227)). Zu Bodenspannungen siehe Bild 14a/b. Das Eisenbahnbundesamt (EBA) hat bislang im Rahmen individueller Einzelzulassungen für Werkstoffe (PE, PPB, PRC und bei Antrag voraussichtlich auch UP-GF) bestimmt, dass für die Festlegung der zulässigen Schwingbreite Lastwechselzahlen von 108 zugrunde zu legen sind. Diese sind dann beim Ermüdungsnachweis anzusetzen. Die Festlegung einer Lastwechselzahl von 108 als Regelfall für die Werkstoffe Stahl und Stahlbeton begründet sich mit DIN EN 1993-228) bzw. DIN EN 1992229) durch den Ermüdungsnachweis mit Betriebslastzügen und ist auch bei Nachweis mit den in diesem Arbeitsblatt aufgeführten Berechnungsnormen zu berücksichtigen.

Verkehrslast

Abminderungsfaktor T

LM3

0,6

BFZ

0,6

LM 71

1,0

Für die dynamischen Werte gilt jeweils:

dyn pT  αT  pT

(80a)

dyn pTh  αT  pTh / 1,2

(80b)

dyn NpT  npT  dyn pT  rm  npTh  dyn pTh  rm

(81)

dyn M pT  mpT  dyn pT  rm2  mpTh  dyn pTh  rm2 (82)

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Der dynamische Spannungsanteil errechnet sich zu Bei Querungen von untergeordneten Nebengleisen, Anschluss-Gleisen oder Gleisen mit reinem Personenverkehr (P-Verkehr, z. B. S-Bahn) darf bei Zustimmung des Infrastrukturbetreibers aufgrund kleinerer Radlasten und/oder geringeren Betriebszahlen von der Verkehrszusammensetzung Standardmischverkehr und Schwerverkehr abgewichen werden und anstelle der dort vorausgesetzten Lasttonnenansätze von 25 Mio. Lt/a  108 Lastwechsel für die gesamte Nutzungsdauer mit reduzierten Lasttonnenansätzen (d. h. Lastwechsel < 108) gerechnet werden. Der Mindeststandard von 5 × 106 Lastwechseln nach UIC-Kodex 774-1 darf dabei nicht unterschritten werden. Zur Berechnung der Schwingbreite sind die Beanspruchungen aus den Verkehrsregellasten (TS, LM, BFZ) einschließlich Stoßbeiwert unter Abminderung mit dem Faktor T gemäß Tabelle 21 zu berechnen. Für Lasten von Schienenfahrzeugen gilt T = 1,0, sofern der Schienenverkehrsträger keine besonderen Regelungen trifft. Bei einer nachzuweisenden Sicherheit gegen Versagen bei nicht vorwiegend ruhender Belastung (z. B. Eisenbahnverkehrslasten) dürfen nur Rohre eingesetzt werden, deren Schwingbreite genormt ist oder von einem amtlich anerkannten Prüfinstitut ermittelt wurde und durch Güteüberwachung gesichert ist. Diese Rohre müs-

dyn σpT, i 

dyn σpT, a 

dyn N pT A dyn N pT A





dyn M pT W dyn M pT W

αki

(83a)

αka

(83b)

mit

ki, nach Gleichung (54) und ka nach Gleichung (55) Bei biegeweichen Rohren kann zusätzlich die stützende Wirkung des Bettungsreaktionsdruckes angesetzt werden, sofern das Rohr von Böden der Bodengruppe G1 oder G2 (siehe 4.4) umgeben ist und diese unmittelbar am Rohr anliegen oder der Ringraum verpresst ist. Es gilt dann: dyn p*Th  dyn pT  dyn pTh   K *

(84)

* * * dyn N pT  nqh  dyn pTh  rm

(85)

* * * dyn MpT  mqh  dyn pTh  rm2

(86)

27) Ausgabe 2010-12. 28) Ausgabe 2010-12. 29) Ausgabe 2010-12.

DWA-Regelwerk

März 2014

61

DWA-A 161 Der dynamische Spannungsanteil gilt dann:

dyn σpT,i 

* dyn N pT  dyn N pT

A



* dyn MpT  dyn MpT

W

αki

(87a) dyn σpT,a 

* dyn N pT  dyn N pT

A



* dyn MpT  dyn M pT

W

αka

(87b) mit

ki, nach Gleichung (54) und ka nach Gleichung (55)

aus LM3 pT (kN/m²)

40 30 20 10 0 0

1

2

3

4

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h’ (m) bzw. h (m)

Bild 14a: Vertikale Bodenspannungen aus Verkehrslast (LM3) pT in kN/m2 in Rohrscheitelhöhe für alle Rohre und Überdeckungen bis 4 m; h‘ setzt sich aus der Überdeckungshöhe h und der Dicke des Fahrbahnbelags hF zusammen.

Bild 14b: Horizontale Bodenspannungen aus Verkehrslast (LM3) pTh in kN/m2 für alle Rohre und Kämpferhöhen hK bis 4 m, für den Erddruckbeiwert K2 = 0,4. Für andere Werte von K2 gilt: pTh = K2 · Ablesewert/0,4

62

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 9.4.5.2 Ermüdungsnachweis bei Stahlbeton-, Beton-, UP-GF-, Guss- und Steinzeugrohren Der Nachweis gegen Ermüden unter nicht vorwiegend ruhender Belastung wird durch den Vergleich des dynamischen Spannungsanteils mit der Schwingbreite des Rohres geführt. γ 2A 

dyn σpT 2 σA

1

(88)

Der Ermittlung des Spannungsverhältnisses Be sind als Oberspannung (max o,Be) die dem Betrag nach größte Spannung und als Unterspannung (min o,Be) die dem Betrag nach kleinste Spannung, jeweils mit ihrem Vorzeichen zugrunde zu legen. Die zulässigen Spannungsdoppelamplituden sind in Tabelle 22 aufgeführt.

mit Schwingbreite 2 σ A aus der Werkstofftabelle im Anhang A, wobei 2σA werkstoffspezifisch ist und der Tabelle 6 entnommen werden kann. Bei den Eisenbahnverkehrslasten müssen die Vorgaben des Eisenbahnbundesamtes (EBA) hinsichtlich Anzahl und Frequenz der Lastwechsel berücksichtigt werden. Demnach müssen die zulässigen Spannungen bei Rohren aus Kunststoffen durch Schwelllastversuche mit 108 Lastwechseln ermittelt werden. Zur Vereinfachung können die Ergebnisse aus Versuchen mit 107 Lastspielen extrapoliert werden.

9.4.6

Druckrohre

Bei Druckrohren aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Werten der Ringbiegezugfestigkeit RBZ und der Ringzugfestigkeit RZ muss der folgende Interaktionsnachweis geführt werden. σZ,d σRZ,d



σbZ,d σRBZ,d

1

(91)

mit σRZ,d 

fy γM

und f y aus der Werkstofftabelle in Anhang A

9.4.5.3 Ermüdungsnachweis bei Stahlrohren Für Stahlrohre unter Gleisen ist ein Betriebsfestigkeitsnachweis folgendermaßen zu führen.

Als Dauerfestigkeitswerte der Stähle mit höheren Festigkeiten als L360MB dürfen nur die Werte für L360MB (zulässige Spannungsdoppelamplituden) angenommen werden.

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Die Spannungsdoppelamplitude beträgt ΔσBe  0,74  dyn σpT ≤ zul Δ σBe

(89)

Dabei ist dyn σpT

dynamische Spannung infolge Eisenbahn-Verkehrslast aus LM 71

Das zur Ermittlung der zulässigen Spannungsdoppelamplitude benötigte Spannungsverhältnis Be ergibt sich aus:

χ Be 

min σo Be max σo Be



σg σg  ΔσBe

(90)

Dabei ist

g

Spannung aus ständigen Lasten

DWA-Regelwerk

März 2014

63

DWA-A 161 Tabelle 22: Zulässige Spannungsdoppelamplituden für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Stahlrohren (entspricht DS 80430), Tabelle 32 Kerbgruppe KV und Tabelle 33 Kerbgruppe WI) in N/mm2, gültig für 2 × 106 Lastwechsel Stahlsorte L245NB und L360MB

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Spannungsverhältnis für geschweißte Rohre gemäß KF 71 Detail 13

für nahtlose Rohre gemäß KF 160 Detail 3

10

Berechnung längs der Rohrachse

10.1

Führungskräfte

Die aus Führungskräften (Rohr-Boden-Interaktion) auftretenden Biegemomente und Spannungen in Umfangsrichtung sind in der Regel durch die in 7.3 angegebenen Mindestschnittgrößen und den in 9.3 angegebenen Mindestwanddicken abgedeckt.

Be

zul Be

zul Be

–1,0

129

194

–0,9

129

194

–0,8

129

194

Bestimmend für die Größe der von den Rohren aufnehmbaren Vorpresskraft sind:

–0,7

122

183

 die Querschnittsfläche der Rohre an deren

–0,6

122

183

–0,5

115

183

 die Festigkeit des Rohrwerkstoffes,

–0,4

115

183

 das Maß der Abwinkelung der Rohre und

–0,3

109

173

 Eigenschaften des Druckübertragungsringes.

–0,2

109

173

–0,1

103

163

0,0

97

163

+0,1

97

154

+0,2

92

145

+0,3

87

129

+0,4

82

122

+0,5

77

109

+0,6

73

92

+0,7

61

73

+0,8

49

55

+0,9

31

29

+1,0

0

0

ANMERKUNGEN –

Werte der Dauerfestigkeit bei 2 × 106 Lastwechsel.

–

Die Werte der Betriebsfestigkeit bei 108 Lastwechsel ergeben sich durch Multiplikation mit dem Korrekturfaktor von 0,405 gemäß DIN EN 1993-1-931), Bild 7.1.

–

Für längsgeschweißte Rohre ohne Quernaht und Sondernahtgüten sind günstigere Kerbfälle zulässig, wenn zusätzlich der Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN EN 1993 geführt wird.

–

Zwischenwerte können linear interpoliert werden.

10.2

Grundsätzliches zur Berechnung

schwächster Stelle,

Bei der Berechnung der von den Rohren aufnehmbaren und damit zulässigen Vorpresskraft ist zu unterscheiden zwischen:

 nur druckkraftschlüssigen Rohrverbindungen  druck- und zugkraftschlüssigen Rohrverbindungen Bei Einsatz von Zwischenpressstationen erübrigt sich in der Regel ein zusätzlicher Nachweis der zulässigen Vorpresskraft für deren Vor- und Nachlaufrohre, wenn die folgenden beiden Randbedingungen eingehalten werden:

 Zylinder sind während des gesamten Vortriebes zu mindestens 10 % ausgefahren.

 Sämtliche Zylinder sind miteinander hydraulisch verbunden. Damit wird eine nahezu gleichmäßige Kraftübertragung über die gesamte Druckfläche erreicht.

30) Ausgabe 2000-09. 31) Ausgabe 2010-12.

64

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 10.3

Druckkraftübertragung

Die maximale Druckspannung in einer Rohrfuge wird maßgeblich von der gegenseitigen Abwinkelung ges der Rohre in der Fuge bestimmt. Abwinkelungen sind unvermeidbar und treten während des Vortriebes beispielsweise aufgrund von Steuervorgängen, planmäßig gekrümmter Trassenführung sowie aus Abweichungen der Rohrstirnflächen von der Rechtwinkligkeit zur Rohrachse auf. Wenn während des Vortriebes die tatsächliche Abwinkelung vorh zwischen zwei Rohren bezogen auf deren Achsen größer ist als die rechnerische Abwinkelung ges, muss die nachfolgend berechnete zulässige Vortriebskraft mit der tatsächlichen Abwinkelung vorh erneut berechnet werden. Die rechnerische Abwinkelung im Bereich einer Rohrfuge ergibt sich aus der Summe der Einzelabwinkelungen nach folgender Gleichung:

ges = Rψ · (St+Δa,cal)

(92)

Der Kombinationsbeiwert ψ berücksichtigt dabei die geringe Wahrscheinlichkeit, dass St und Δa,cal mit ihren Maximalwerten an derselben Stelle auftreten und sich mit R überlagern. Ohne genaueren Nachweis ist ψ = 0,8 anzunehmen, jedoch darf ψ · (St + Δa,cal) nicht kleiner als der jeweilige Einzelwert von St oder Δa,cal sein. Die Einzelabwinkelungen sind gemäß der Gleichungen (93), (94), (95) und (96) zu berechnen:

R

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St  (1 

100  St,0 )  LR  0,0625   0 R plan LR

 L  R  arctan  R   Rplan   

St,0 LR

nach Bild 15

Sind aus baustellenspezifischen Gründen (z. B. geologisch bedingt) größere Steuerbewegungen zu erwarten, muss St entsprechend erhöht werden. Bei Pilotrohrvortrieben darf bei allen Rohrdurchmessern St,0  0,05 °/m gesetzt werden. LR Wird der Rohrvortrieb mit einer Abwinkelungsmessung ausgeführt, darf St für die Bemessung reduziert werden, wenn während des Vortriebes kontinuierlich nachgewiesen wird, dass der reduzierte Wert für St nicht überschritten wird.

Δa,cal Rohrabwinkelung zur Berücksichtigung von Abweichungen der Rohrspiegel von der Rechtwinkligkeit zur Rohrachse (Fertigungstoleranzen)

mit

LR

Länge des Einzelrohres

Rplan planmäßiger Krümmungsradius der Trasse Für  R  0,05 gilt die Trasse als planmäßig geradlinig. In diesem Fall muss R=0° gesetzt werden. Rohrabwinkelung zur Berücksichtigung unplanmäßiger Abweichungen der Vortriebsmaschine von der Sollachse (Steuerbewegungen) Wenn keine genaueren Angaben vorliegen, muss bei einer Trassierung ohne planmäßigen Übergangsbogen angesetzt werden:

St 

St,0 LR

 LR  0,0625 

DWA-Regelwerk

 Δacal    da,min   

Δa,cal  arctan  (93)

(94)

(95)

mit

Rohrabwinkelung aus planmäßiger Krümmung der Rohrtrasse

St

Bei einer Trassierung mit planmäßigen Übergangsbögen sind kleinere Abwinklungen aus Versteuerungsbewegungen zu erwarten. Dann müssen mindestens folgende Erfahrungswerte angesetzt werden:

(96)

acal ist die jeweilige maximale Abweichung der Rohrstirnflächen von der Rechtwinkligkeit zur Rohrachse in einer Rohrfuge (Fertigungstoleranz). Wenn keine genaueren Angaben vorliegen gelten die Werte der Tabelle 23. Zur Bestimmung des Rohrwiderstandes im Grenzzustand der Tragfähigkeit ist der Rohrquerschnitt mit der geringsten Wandstärke maßgebend. Bei Rohren mit Druckübertragungsring ist die Druckkraft übertragende Fläche geringer als die Fläche des maßgeblichen Rohrquerschnittes und somit die Druckspannung im Druckübertragungsring höher als im Rohrquerschnitt. Daher muss zur Bestimmung des Materialverhaltens des Druckübertragungsringes und zur Berechnung des Fugenklaffungsmaßes zk/da,min die höchste in der Rohrfuge wirkende zulässige Druckspannung σcal nach folgender Gleichung angesetzt werden: σ cal  αD, T  κ t  f d

(97)

März 2014

65

DWA-A 161

Bild 15: Rechenwert

St,0 LR

in Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser

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Tabelle 23: Rechenwert Δacal in Abhängigkeit von Nennweite und Rohrwerkstoff Beton, Stahlbeton, Stahlfaserbeton

Steinzeug

DN

 300

4,0

2,0

 300  1000

6,0

 1000  2800  2800

Gusseisen (duktil)

GFK (UP-GF)

Polymerbeton

PE, PP, PVC-U

3,2

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

3,2

4,0

2,0

3,0

4,0

8,0

2,0

3,2

6,0

2,0

6,0

—

10,0

—

—

—

—

—

—

In Gleichung (97) ist αD,T 

ftm 1  1 fk κR

t κ t  tRohr DÜR fd 

(99)

fk

(100)

γ M,ax

mit

66

(98)

da,DÜR

Außendurchmesser des Druckübertragungsringes

da,min

kleinster Rohraußendurchmesser

März 2014

Stahl

di,DÜR

Innendurchmesser des Druckübertragungsringes

di,max

größter Rohrinnendurchmesser

fd

Bemessungswert der Rohrfestigkeit

fk

charakteristische Festigkeit des Rohrwerkstoffes

ftm

mittlere Zugfestigkeit des Rohrwerkstoffes (in radialer Richtung), bei Stahlbeton darf fctm gemäß DIN EN 1992-1-132) mit NA33) verwendet werden

32) Ausgabe 2011-01. 33) Ausgabe 2013-04.

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

tDÜR

Darüber hinaus muss der Beiwert κR2 für am  0,5  (ai  aa ) nach Bild 17 ermittelt werden.

0,5  (da,DÜR  di,DÜR ) Breite des Druckübertragungsringes

tRohr

Bei vorgespannten Rohrenden kann der Beiwert κR nur aus dem Beiwert ai für den inneren Randabstand berechnet werden. Die Berechnung der Beiwerte κR1 für den äußeren Randabstand aa sowie κR2 für den Mittelwert der Randabstände darf entfallen.

0,5  (da,min  di,max ) minimale Rohrwanddicke

γ M,ax

Teilsicherheitsbeiwert für den Rohrwerkstoff nach Tabelle 6

Der größere Wert von κR1 und κR2 ist als κR in Gleichung (98) einzusetzen.

Der Beiwert κR in Gleichung (98) wird nach den Bildern 16 und 17 wie folgt bestimmt: κR1 muss nach Bild 16 und Bild 16a sowohl für den inneren Randabstand ai als auch für den äußeren Randabstand aa des Druckübertragungsringes ermittelt werden. Der größere Wert ist für die weitere Berechnung maßgebend.

Wird kein Druckübertragungsring verwendet, darf in Gleichung (97) D,T = 1,0 gesetzt werden, sofern die Längsdruckfestigkeit gemäß der Werkstofftabelle in Anhang A nicht überschritten wird.

aa tDÜR

tRohr

ai

sd

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Bild 16: Beiwert κR1 zur Vermeidung von Randabplatzungen

0,18 0,16 0,14 0,12 0,10

R2

0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

am/tRohr Bild 17: Beiwert κR2 zur Vermeidung von Rissen aus Spaltzug

DWA-Regelwerk

März 2014

67

DWA-A 161 Die Rohrbeanspruchung wird zum einen durch die Vorpresskraft und zum anderen durch die Breite des gedrückten Fugenbereiches und damit insbesondere durch die Fugenklaffung bestimmt. Das Maß der Fugenklaffung wird durch das Verhältnis zk/da,min ausgedrückt und mit nachstehender Gleichung berechnet: zk da,min



ΔsDÜR  ΔsR

tan ( ges )  da,DÜR

1

(101)

ΔsDÜR

Dabei gilt



κα b  αb  αb  0,5  1  α



(104)

mit b aus Bild 18, bzw. nach folgender Gleichung:

Dabei ist der Verformungsanteil des Druckübertragungsringes d σ  sd  cal  a,min Ecal da,DÜR

Wenn keine genaueren Untersuchungen vorliegen, wird die ungleichmäßige Verteilung der Druckspannung und der Stauchung über die Rohrlänge durch den Verformungsfaktor καb bestimmt.

(102)

mit

L αb  0,008   R  da

2

 L   0,099   R  d   a

   0,891  

(105)

mit α  R  0,05  1 und α  0 für R  0,05

R ist in Grad (°) einzusetzen sd

Dicke des Druckübertragungsringes

Für Rohre ohne Druckübertragungsring gilt:

ΔsDÜR = 0 Der Verformungsanteil des Vortriebsrohres ist: ΔsR  σmax κα b 

LR ER,ax

(103a)

mit σmax  σcal 

tDÜR tRohr

(103b)

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Dabei ist

max

rechnerische Druckspannung im Rohrwerkstoff

LR

Länge des Vortriebsrohres

Ecal

Rechenwert der Steifigkeit des Druckübertragungsringes

ER,ax

einaxialer Druck-E-Modul des Rohrwerkstoffes in Längsrichtung

Für UP-GF-Rohre gilt ER,ax = LD,K/LD,K = 90/0,007 = 12.857 N/mm² gemäß der Werkstofftabelle in Anhang A

68

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 1 0,95 0,9

Verformungsfaktor b [-]

0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,25 5,50 5,75 6,00

LR / da [-] Bild 18: Verformungsbeiwert b in Abhängigkeit des Verhältnisses von Rohrlänge zu Rohraußendurchmesser

Mit dem rechnerischen Materialkennwert Ecal von Druckübertragungsringen aus Holz und Holzwerkstoffen wird das nicht lineare Spannungs-Stauchungsverhalten von Holzwerkstoffen berücksichtigt, das zudem von der jeweiligen Vorbelastung (Belastungshistorie) und von der Dicke des Druckübertragungsringes abhängig ist.

Die Vorbelastungsspannung muss – auf der sicheren Seite – zu I = cal/F gesetzt werden. Bei Vortriebsstrecken mit maximal einer planmäßigen Kurve darf die Vorbelastungsspannung nach Gleichung (107) berechnet werden.

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σI  2,0 σ0  0,3 σcal

Die Werkstoffkennwerte für den eingesetzten Druckübertragungsring sind in Form eines Druckspannungs-/ Stauchungsdiagrammes unter Berücksichtigung einer Mehrfachbelastung aus einer Standardprüfung (siehe Anhang B) zu ermitteln. Der Rechenwert Ecal ist auf dieser Grundlage mit der nachfolgenden Gleichung zu bestimmen: Ecal 

σcal

 ε max (σcal )  ε pl (σI )2

(106)

(107)

mit σ0

gleichmäßig verteilte Spannung bei gedachtem zentrischen Angriff der Resultierenden der Vorpresskräfte

Es dürfen auch genauere Berechnungsmethoden zur Bestimmung der Vorbelastungsspannung I angewandt werden.

mit

ε max(σcal ) maximale Stauchung des Druckübertragungsringes unter der Druckspannung σcal ε pl (σI )

σI

plastische Stauchung des Druckübertragungsringes nach mehrfacher Belastung mit einer Druckspannung σ I maßgebende Spannung der Vorbelastung

DWA-Regelwerk

März 2014

69

DWA-A 161 Der Materialkennwert Ecal des Druckübertragungsringes muss nach Anhang B ermittelt und angegeben werden. Für die Vorbemessung genügt es, Ecal nach den folgenden Gleichungen zu ermitteln: sd ist dabei in mm einzugeben, σcal in N/mm2, Ecal hat die Einheit N/mm2.

 Vollholz (Fichte, Tanne) für 20 mm ≤ sd ≤ 35 mm und 25 N/mm2 ≤ cal ≤ 50 N/mm2:   σ  Ecal  σcal    218,2   I   σcal 

1,75

   

  σ  σcal   5500   I   σcal 

2

  σ   6900   I  σ   cal

     1500     0,012  sd  1,4      

(108)

 Spanplatte (P5, P7) für 10 mm ≤ sd ≤ 25 mm und 25 N/mm2 ≤ cal ≤ 85 N/mm2: 1,5   σI      σcal  83 , 6   σ   cal   E cal  σcal      σI  σI      1284 ,53   σ   6108 ,7   σ   cal  cal  

2

 σ    14090   I  σ   cal

3

    10130   σI σ   cal 

   

4

     0,0305  sd  0 ,4835     0 ,52235     (109)

 OSB-Platte (OSB/3, OSB/4) für 12 mm ≤ sd ≤ 30 mm und 25 N/mm2 ≤ cal ≤ 85 N/mm2: 1,33   σI     61 , 113  σcal   σ   cal   Ecal  σcal        983,8   σI   3249   σI   σ  σ   cal  cal  



2

  σ   5866   I  σ   cal

3

  σ   4140   I  σ   cal

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  0,0009  sd3  0,0608  sd2  1,2216  sd  8,6507

70

März 2014



   

4

       0,23236    

(110)

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

14000

 σI  σ  cal

   

12000

Ecal (N/mm²)

10000

100 % 90 %

8000

80 % 70 %

6000

60 % 50 % 40 %

4000

30 % 2000

0 25

30

35

40

45

50

cal (N/mm²) Bild 19: Materialkennwert Ecal für Vollholz (Fichte, Tanne) mit einer Dicke von 20 mm

9000  σI  σ  cal

8000

   

100 % 6000

Ecal (N/mm2)

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7000 90 % 80 %

5000

70 % 4000

60 % 50 %

3000 40 % 2000

30 %

1000 0 25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

cal (N/mm2) Bild 20: Materialkennwert Ecal für Spanplatte mit einer Dicke von 18 mm

DWA-Regelwerk

März 2014

71

DWA-A 161

10000

 σI  σ  cal

9000

   

8000 7000

100 % 90 % 80 %

2

Ecal (N/mm )

6000

70 %

5000

60 % 4000

50 % 40 %

3000

30 %

2000 1000 0

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

cal (N/mm ) 2

Bild 21: Materialkennwert Ecal für OSB-Platte mit einer Dicke von 22 mm

Bild 19, Bild 20 und Bild 21 zeigen beispielhaft für drei ausgewählte Druckübertragungsringe die Abhängigkeit des Materialkennwertes Ecal von der im Druckübertragungsring wirkenden Druckspannung cal und der Vorbelastungsspannung l.

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Bei Druckübertragungsringen, die aus mehreren Schichten zusammengesetzt sind (schichtweise aus unterschiedlichen oder mehreren gleichartigen Werkstoffen zusammengesetzte Druckübertragungsringe) ist der Verformungsanteil jeder Schicht i des Druckübertragungsringes einzeln zu bestimmen: ΔsDÜR,i  sd,i 

da,min σcal  Ecal,i da,DÜR

(111)

γ F  Fj 

Δ sDÜR,i

Dicke der Schicht i

Ecal,i

Rechenwert der Steifigkeit der Schicht i

Der Verformungsanteil des gesamten Druckübertragungsringes ergibt sich dann als Summe der Verformungsanteile aller Schichten zu: ΔsDÜR 

 ΔsDÜR,i i

März 2014

(113)

A

F

d

2 a,min



 di,2max  π 4

Fläche des maßgebenden Rohrquerschnitts

Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen nach Tabelle 12 Spannungsverhältnis nach Bild 22 und Bild 23

Das Spannungsverhältnis max/0 gibt das Verhältnis der größten Randspannung max zur gleichmäßig verteilten Spannung 0 bei gedachtem zentrischen Angriff der Resultierenden der Vorpresskräfte an und wird durch das Fugenklaffungsmaß zk/da,min bestimmt.

Verformungsanteil der Schicht i des Druckübertragungsringes

sd,i

A σmax  σmax     σ0 

mit

σ max σ0

mit

72

Mit dem nach Gleichung (101) berechneten Wert für das Fugenklaffungsmaß zk/da,min ist für die zulässige Vorpresskraft Fj bei Vortriebsrohren mit abwinkelbaren Verbindungen folgender Nachweis zu führen:

(112)

Die Abhängigkeit des Spannungsverhältnisses für eine nichtlineare (quadratische) Spannungsverteilung in der Rohrfuge zeigt Bild 22, für eine lineare Spannungsverteilung in der Rohrfuge Bild 23. Dabei ist die Kurve zu wählen, die der tatsächlichen Spannungsverteilung am nächsten kommt. Bei Druckübertragungsringen aus Holz oder Holzwerkstoffen ist grundsätzlich die quadratische

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Spannungsverteilung anzunehmen, bei Rohren ohne Druckübertragungsring (z. B. UP-GF, Stahl, Guss) darf in der Regel die lineare Spannungsverteilung angesetzt werden.

z

z

zk

zk

di,max

tRohr

tRohr

di,max

tRohr

da,min

da,min

Fj

Fj

σmax

σmax

tRohr

Fj

Fj

σ0 16

σ0 10

di,max/da,min = 1,0

14

di,max/da,min = 0,9

di,max/da,min = 0,8

di,max/da,min = 0,7

di,max/da,min = 0,6

di,max/da,min = 0,6

10

6

σmax/σ0(-)

σmax/σ0 (-)

di,max/da,min = 0,8

8

di,max/da,min = 0,7

12

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di,max/da,min = 1,0

di,max/da,min = 0,9

8 6 4

4

2

2 0

0 0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 zk/da,min (-)

Bild 22: Spannungsverhältnis max/0 in Abhängigkeit vom Fugenklaffungsmaß zk/da,min bei DÜR aus Holz oder Holzwerkstoffen

DWA-Regelwerk

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 zk/da,min (-)

Bild 23: Spannungsverhältnis max/0 in Abhängigkeit vom Fugenklaffungsmaß zk/da,min ohne DÜR

März 2014

73

DWA-A 161 10.4

Druck- und zugkraftschlüssige Rohrverbindungen

Druck- und zugkraftschlüssige Verbindungen von Vortriebsrohren, die durch Schweißen entstehen, können Druck- und Zugspannungen übertragen.

11

Interaktionsnachweise

Nachweis der Vergleichsspannung Für Rohre aus Stahl oder Gusseisen muss die Vergleichsspannung wie folgt nachgewiesen werden:

Für den Spannungsnachweis für druck- und zugkraftschlüssig verschweißte Rohre gelten die Abschnitte 11 und 12.

2 σ VGE,d  σ2,d  σx, d  σ,d  σx,d

(114)

Dabei gilt:

x,d = x  F

10.5

Zugkraftschlüssige Rohrverbindungen

Für zugkraftschlüssige Verbindungen von Vortriebsrohren aller Art muss nachgewiesen werden, dass die auf das Rohr wirkenden Kräfte, resultierend aus der Mantelreibung und anderen verfahrensspezifischen Belangen (z. B. Abwinkelbarkeiten), sowohl vom Rohr als auch von den Rohrverbindungen schadlos aufgenommen werden können. Auskunft über entsprechende zulässige Zugkräfte geben z. B. die dem Arbeitsblatt DVGW GW 302 zugehörigen Arbeits-/Merkblätter (DVGW GW 320-1 und 2, DVGW GW 321, DVGW GW 322-1 und -2, DVGW GW 323, DVGW GW 324 und DVGW GW 325). Die Mindestwanddicken gemäß 9.3.1 sind einzuhalten.

,d =   F mit

x

größte beim Vortrieb im Rohr entstehende Längsspannung, x entspricht max nach 10.3 (Gl. 103a)

σ

größte zugehörende Umfangsspannung

Für Werkstoffe, deren Zugfestigkeit größer als die Druckfestigkeit ist, gilt dieser Ansatz näherungsweise. Bei Kunststoffen (PVC, PP, PE-HD), deren Druckfestigkeit größer als ihre Zugfestigkeit ist, muss das Verhältnis m

σLD σZ

(115)

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mit

Z

Zugfestigkeit aus der Werkstofftabelle im Anhang A

σLD

Längsdruckfestigkeit

berücksichtigt werden, sodass gilt:

σVGE,d 

m 1 m 1 2  σ2,d σx, (σ,d σx,d )  d σ,d  σx,d 2m 2m (116)

Der Nachweis ist erbracht, wenn σVGE,d σZ /γ M,ax

1

(117)

bzw. bei Werkstoffen, deren Zugfestigkeit größer als die Druckfestigkeit ist, wenn σVGE,d σLD /γ M,ax

1

(118)

jeweils mit M,ax nach Tabelle 6.

74

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

12

12.1

Beulnachweise für Beanspruchungen in axialer Richtung

Für den bezogenen Schlankheitsgrad gilt:

Stahlrohre

Der Abminderungsfaktor für sehr imperfektionsempfindliche Schalenbeulfälle beträgt:

λSx 

Der Nachweis von Stahlrohren gegen Beulversagen infolge von Axialspannungen wird nach DIN EN 1993-1-6 (Schalenbeulen) durchgeführt. Ist die folgende Bedingung erfüllt, so ist kein Nachweis erforderlich: r E  t 25  fy,k

(119)

Dabei ist E

Elastizitätsmodul (Stahl)

fy,k

Streckgrenze (Stahl)

r

Radius

t

Wanddicke, Mindestnennwanddicke

f y,k

für λSx  0,25 gilt:

2 = 1

(125a)

für 0,25 < λSx  1,0 gilt: 2 = 1,233 – 0,933 λSx (125b) Der Teilsicherheitsbeiwert M2 berücksichtigt die Streuung von Versuchsergebnissen und ist gegenüber DIN EN 1993-1-6 im Hinblick auf die geringe Teilsicherheit für Vortriebszustände erhöht. Für λSx  0,25 gilt: M2 = 1,2

(126a)

Für 0,25 < λSx  2,0 gilt: 

M2 = 1,2   1  0,318  

Für Stahlrohre aus S 235 mit r = DA/2 und t = 0,01DA (nach Tabelle 20): r 210.000  1/0,02  50   35 25  240 t

(124)

σxSi

(120)

λSx  0,25   1,75 

(126b)

Für die reale Beulspannung gilt:

xS,R = 2  fy,k/M2

(127)

Die zulässige Unrundheit (Ovalisierung) beträgt: Der Nachweis ist also in der Regel zu führen.

zul U= 2,0 % für DN ≤ 500

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In der Regel liegt der Fall „lange“ Kreiszylinderschale vor, die Bedingung dafür lautet:

l r  0,5  r t

(121)

Unter der Randbedingung „RB2, RB1“ (radial unverschieblicher, axial unverschieblicher/verschieblicher Rand) gemäß DIN EN 1993-1-634) gilt für Cx mit dem Beiwert  = 3:  l t 1  C x  1    0,4    0,2   0,6   η  r r 

(122)

t r

Zwischenwerte für zul U dürfen linear interpoliert werden. Falls beim Anschluss der Rohre untereinander Exzentrizitäten e (z. B. in der Schweißverbindung)auftreten, ist eine zusätzliche Abminderung erforderlich: a) Es ist keine Reduktion erforderlich für max e  0,2  t b) Eine Reduktion ist erforderlich für max e > 0,2  t gemäß  λ  vorh e  red 2 = κ2  1  Sx    1 3 zul e   

Für die ideale Beulspannung in Axialrichtung gilt:

xSi  0,605  C x  E 

zul U= 0,5 % für DN ≥ 1250

(123)

(128a)

Für die reduzierte reale Beulspannung gilt dann: red xS,R = red 2  fy,k/M2

(128b)

34) Ausgabe 2010-12.

DWA-Regelwerk

März 2014

75

DWA-A 161 Folgender Nachweis ist also zu erbringen:

σ x, d red σ xS, R

x,d

1

(129)

Die reale Beulspannung bei axialer Belastung (infolge der Vortriebskraft) beträgt bei biegeweichen Rohren ohne Bettung:

σL,d  ki  Maximale Spannung in Rohrlängsrichtung, entspricht dabei der rechnerischen Druckspannung im Rohrwerkstoff max nach 10.3 (Gleichung 103a)

t 1  ER,  ER,x   min αL γ M,ax rm

mit

0,419

ki 

1

12.2

Kunststoffrohre (GFK und Thermoplaste)

σL,d

ER,K =

Ι

t rm

r   m  LR

   

2

(133)

Der Nachweis der Sicherheit gegen axiales Stabilitätsversagen ist erbracht, wenn gilt: σx,d

ER,K Rechenwert des Kurzzeit-Elastitzitätsmoduls in Umfangsrichtung gemäß der Werkstofftabelle in Anhang A (für UP-GF-Rohre gilt:

)

ER,x entspricht dem einaxialen Druck-E-Modul ER des Rohrwerkstoffes in Längsrichtung gemäß der Werkstofftabelle im Anhang A (für UP-GFRohre ER,x = L,d/ ε Ld,K) Document protected by copyright. Licensed for the exclusive personal use of: Mr. Wilson Gomez Gomez, Calle 19 A No 43 B 41 41, NA Medellin

min αL  1  1,5 

(130)

mit

3 S0,   dm

(132)

rm 100  t

und

Der Stabilitätsnachweis wird analog dem Stabilitätsnachweis der DIBt Berechnungsempfehlung 40-B135) für stehende Behälter aus glasfaserverstärkten Kunststoffen geführt. Bei unterschiedlichen E-Moduln in Umfangsund Längsrichtung muss der Ersatzmodul ER,m verwendet werden. ER,m  ER,x  ER,

(131)

1

(134)

Dabei ist ER,x

einaxialer Druck-E-Modul ER des Rohrwerkstoffes in Längsrichtung

ER,K

Elastitzitätsmoduls des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung

35) Ausgabe März 2004; DIBt, Berlin.

76

März 2014

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DWA-A 161

Anhang A (normativ)

Werkstoffkennwerte (charakteristische Werte) für Rohre

Die Angaben in diesem Anhang behalten ihre Gültigkeit bis zum Erscheinen des Arbeitsblattes DWA-A 127-10 „Statische Berechnung von Abwasserleitungen und -kanälen – Teil 10: Kennwerte der Rohrwerkstoffe“.

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DWA-A 161

Fußnoten zur Werkstofftabelle (Anhang A) 1)

Die Zahlenangaben sind Rechenwerte, die aus Verformungsmessungen an Rohren ermittelt sind.

2)

Insbesondere bei dünnwandigen Rohren kann auch die Druckspannung maßgebend sein.

3)

Die Einhaltung der geforderten Ringbiegezugfestigkeit, der Randfaserdehnung oder der Ringfestigkeit nach Durchführung der Zeitfestigkeitsprüfung ist nachzuweisen.

4)

5)

6)

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7)

8)

9)

Die Ringbiegezugfestigkeiten können alternativ aus den Mindestwerten der Scheiteldruckkräfte (95%Fraktile; AQL 4 %) berechnet werden. DIN EN 295-1[36], DIN EN 295-3[37], DIN EN 295-7[38]; die Ringbiegezugfestigkeiten werden aus den Mindestwerten der Scheiteldruckkräfte (95%-Fraktile; AQL 4 %) berechnet. Höhere Rechenwerte können zur Berechnung herangezogen werden, wenn diese nachgewiesen sind. Bei Verformungs- und Stabilitätsnachweisen kann die Zementmörtel-(ZM)-Auskleidung in der Weise berücksichtigt werden, dass ein Sechstel ihrer Schichtdicke zur Gusswanddicke bzw. ein Siebtel ihrer Schichtdicke zur Stahlwanddicke hinzugerechnet wird. Mit der so erhaltenen ideellen Wanddicke tid 3 wird das Trägheitsmoment I = tid 3/12 gebildet, das mit dem Elastizitätsmodel ER zu verknüpfen ist. In den Normen ist die Zugfestigkeit festgelegt. Die Biegezugfestigkeit ist in der „Studie über erdverlegte Trinkwasserleitungen aus verschiedenen Werkstoffen“ des DVGW[39], Anlage 2 und Anlage 3, mit 550 N/mm2 angegeben. Geprüft nach DIN 54852 (zwischenzeitlich zurückgezogen) (4-Punkt-Zeitstandbiegeversuch), Prüfanordnung nach DIN 53457 (zwischenzeitlich zurückgezogen), Probekörperherstellung nach DIN 16776-2 (zwischenzeitlich zurückgezogen). Höhere Rechenwerte können zur Berechnung herangezogen werden, wenn diese für den eingesetzten Werkstoff nachgewiesen sind. Bei Innendruck oder Längszug sind die Werte der DIN EN 1778[40] anzuwenden.

10) Ermittelt aus dem Kurzzeitwert und dem Kriechverhältnis (2,0) nach DIN EN 1401-1[41] und DIN EN ISO 9967[42] mit Kennwerten für 2 Jahre zur Beschreibung des Langzeitverhaltens. Die angegebenen Mindestwerte sind auch für den Langzeitnachweis für 50 Jahre zulässig. 11) Nach DIN EN 1401-1[41]. 12) Für Kunststoffe wird die Biegezugfestigkeit als Biegefestigkeit bezeichnet und angegeben. 13) Kleinstwerte (untere 95%-Fraktile) entsprechend Round Robin Test der Rohstoffhersteller sowie in Anlehnung an Prüfbericht Nr. 36893/98-II des SKZ Süddeutsches Kunststoffzentrum Würzburg. 14) 2 × Betrieb > 2 × zulässig = (1 – R) × max. vorhanden; mit R = 0,2. Die Zeitfestigkeit bei nicht vorwiegend ruhender Belastung ist nachzuweisen für n = 2 × 106 Lastwechsel bei 3 Hz (nicht für Eisenbahnverkehrslasten). 15) PP-B = Block-Copolymer; PP-H = Homopolymer; PP-R = Random-Copolymer. 16) DIN EN 1852-1[43]. 17) Ermittelt aus dem Kurzzeitwert und dem Kriechverhältnis (4,0) nach DIN EN 1852-1 und DIN EN ISO 9967[44] mit Kennwerten für 2 Jahre zur Beschreibung des Langzeitverhaltens. Die angegebenen Mindestwerte sind auch für den Langzeitnachweis für 50 Jahre zulässig. 18) Nach DIN EN 1852-1. 19) DIN EN 1852 und DVS 2205-2, Beiblatt 1[45]. 20) PE-HD als PE 80 oder PE 100 entsprechend DIN EN ISO 12162[46]. 21) Ermittelt aus dem Kurzzeitwert und dem Kriechverhältnis (5,0) nach DIN EN 12666-1[47] und DIN EN ISO 9967[44] mit Kennwerten für 2 Jahre zur Beschreibung des Langzeitverhaltens. Die angegebenen Mindestwerte sind auch für den Langzeitnachweis für 50 Jahre zulässig. 22) Nach DIN EN 12666-1. 23) S0,min nach DIN EN 14364[48) und DIN EN 1796[49].

[36] Ausgabe 2013-05. [37] Ausgabe 2012-03. [38] Ausgabe 2013-05. [39] Ausgabe 1971-06. [40] Ausgabe 1999-12.

DWA-Regelwerk

[41] Ausgabe 2009-07. [42] Ausgabe 2008-02. [43] Ausgabe 2009-07. [44] Ausgabe 2008-02. [45] Ausgabe 1997-08. [46] Ausgabe 2010-04. [47] Ausgabe 2011-11. [48] Ausgabe 2013-05. [49] Ausgabe 2013-05.

März 2014

79

DWA-A 161 24) Ermittelt aus dem Kurzzeitwert und dem Kriechverhältnis (2,0) mit Kennwerten für 2 Jahre zur Beschreibung des Langzeitverhaltens. Zulässig auch für den Langzeitnachweis für 50 Jahre. Die Prüfungen erfolgen nach DIN EN 1228[50] (Kurzzeit) bzw. DIN EN 1225 (Langzeit) (zwischenzeitlich zurückgezogen). 25) Es gilt ε R = ±4,28 × t/dm × dBruch /dm mit dBruch/dm nach DIN EN 14364[51] und DIN EN 1796[52] (Kurzund Langzeit) mit den jeweils maßgebenden Werten für t und dm. 26) Mindestwerte für Stahlfaserbeton. 27) Für Biegezug- und Biegedruckbeanspruchungen wird nach diesem Arbeitsblatt das 1,36-fache der Mindeststreckgrenze eingesetzt.

31) Abweichende Werte müssen am ganzen Rohr nachgewiesen sein. 32) fctm-Werte nur zur Ermittlung der Druckkraftübertragung gemäß 10.3. 33) Die Schwingbreite für 108 Lastspiele beträgt 33,8 N/mm². 34) Mindestwert der Schwingbreite. Höhere Werte dürfen verwendet werden, wenn Sie nach DIN EN 2953[56], Abschnitt 11 ermittelt werden. 35) Mindestwert der Ringbiegezugfestigkeit. Höhere Werte dürfen verwendet werden, wenn Sie nach DIN EN 295-3[56], Abschnitt 8 ermittelt werden.

28) DIN EN 13480-3[53]; gilt für Werkstoff Stahl, für geschweißte Rohre gilt 9.4.5.3. 29) Nachweise durch akkreditiertes Prüfinstitut.

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30) C 40/50 ist die Mindestbetongüte. Rechenwerte für weitere Betongüten sind DIN EN 1992-1-1[54] und DIN EN 1992-1-1/NA[55] zu entnehmen. Die Biegezugfestigkeit steigt im Verhältnis zu fctm.

[50] Ausgabe 1996-08. [51] Ausgabe 2013-05. [52] Ausgabe 2013-05. [53] Ausgabe 2013-11. [54] Ausgabe 2011-01. [55] Ausgabe 2013-04.

80

März 2014

[56] Ausgabe 2012-03.

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Anhang B (informativ)

Mindestangaben für die statische Berechnung von Vortriebsrohren

Bauvorhaben: .............................................

Bauherr: ........................................................

Planer/in: ...................................................

Ausführende Firma: ......................................

Bauleiter/in: ...............................................

Angaben durch: .............................................

Variante 1

Rohr DN

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Rohrwerkstoff

Variante 2

1 Stahlbeton (mit/ohne Inliner)

2

Steinzeug

3

UP-GF (SN ..... )

4

Andere

5

Vortriebslänge

lfd. Meter

6

Überdeckung

min. hü (m)

7

über Rohr

max. hü (m)

8

Verkehrslast

LM1

9

□

□

LM 71 (1-/mehrgleisig)

10

□ eingleisig

□ eingleisig

□ mehrgleisig

□ mehrgleisig

sonstige (z. B. Flugzeug)

11

□ Typ:

□ Typ:

Keine

12

□

□

Boden

G1-Nichtbindig

13

□

□

in Rohrhöhe

G2-Schwachbindig

14

□

□

Lagerungsdichte D

15

□ locker

□ locker

□ mitteldicht

□ mitteldicht

□ dicht

□ dicht

□ sehr dicht

□ sehr dicht

G3-bindiger Mischboden, Schluff

16

□

□

G4-bindiger Boden

17

□

□

Konsistenz IC

18

□ breiig

□ breiig

□ weich

□ weich

□ steif

□ steif

□ halb fest

□ halb fest

□ angewittert

□ angewittert

□ fest

□ fest

Festgestein

19

Boden

G1-Nichtbindig

20

□

□

Überschüttung

G2-Schwachbindig

21

□

□

Lagerungsdichte D

22

□ locker

□ locker

□ mitteldicht

□ mitteldicht

□ dicht

□ dicht

□ sehr dicht

□ sehr dicht

DWA-Regelwerk

G3-bindiger Mischboden, Schluff

23

□

□

G4-bindiger Boden

24

□

□

März 2014

81

DWA-A 161

Anhang B (fortgesetzt)

von Arbeitsblatt DWA-A 161/DVGW GW 312 abweichende Werte Grundwasser im Bauzustand Grundwasser im Betriebszustand Vortrieb unter Druckluft im Strang Wasserüberdruck im Rohr

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Statische Belange für Vortriebsverfahren nach Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304

Verpressung nach Vortriebsende Vortriebstrasse

Druckübertragungsring

Konsistenz IC

25

Festgestein

26

Mindesthöhe Festgestein (gewachsener Fels) über Rohrscheitel Wichte in kN/m³

27

Reibungswinkel ‘

29

min......... m über Rohrsohle max......... m über Rohrsohle min......... m über Rohrsohle max........ m über Rohrsohle max ...... bar ............... m Wassersäule max ...... bar ............... m Wassersäule Ortsbruststützung mit Stützflüssigkeit oder Erdbrei und kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges ab Schild mit Dokumentation Andere Vortriebsverfahren und kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges ab Schild mit Dokumentation Überschnitt 1,0 cm, (gemessen am Kämpfer) ohne gesicherte kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges Überschnitt > 1,0 cm (gemessen am Kämpfer), ohne gesicherte kontinuierliche Ringspaltstützung des gesamten Rohrstranges keine

30

m

m

28

31 32 33 □

□

35

□

□

36

□

□

37

□

□

38

□

□

mit Dämmer o. Ä.

39

□

□

Gerade

40

□

□

□ ja □ nein

□ ja □ nein

Gekrümmt, li/re, 1. Kurve R =

m

41

Gekrümmt, li/re, 2. Kurve R =

m

42

Gekrümmt, li/re, 3. Kurve R =

m

43

Planmäßige Übergangsbögen

44

Werkstoff

45

Dicke

mm

46

Innen-/Außendurchmesser

mm

47

Datum: ...........................................................

März 2014

Variante 2

□ breiig □ weich □ steif □ halb fest □ angewittert □ fest

34

Zusätzliche Angaben

82

Variante 1

□ breiig □ weich □ steif □ halb fest □ angewittert □ fest

48 Unterschrift: ...........................................................

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Anhang B (fortgesetzt)

Zeile 13 bis 19:

Hinweise und Erläuterungen zu den Mindestangaben für die statische Berechnung von Vortriebsrohren

Es ist der Boden in Höhe des Vortriebes anzugeben. Es können auch mehrere Bodenarten angekreuzt werden, wenn über die Vortriebslänge unterschiedliche Böden erwartet werden. Es wird dann in der Regel mit der ungünstigsten Bodengruppe gerechnet.

Eine Berechnung kann nur so gut sein wie die dabei verwendeten Eingabedaten. Daher ist ein sorgfältiges Ausfüllen des Angabenblattes zur Rohrstatik eine Voraussetzung. Die Angaben sind eine Mindestanforderung für die Berechnung und sollten verpflichtende Unterlage der Ausschreibung sein. Erläuterungen zu den abgefragten Punkten sollen die Arbeit erleichtern. Die Angaben zum Rohr sind pro Nennweite in jeweils eine der freien Spalten einzutragen. Kopf:

Die Angaben zu den Formalien sind erforderlich, um eine Zuordnung der Berechnung zu dem jeweiligen Bauvorhaben zu ermöglichen. „Bauleiter/in“ bezeichnet die betreffende Person der ausführenden Firma. Für Rückfragen sollte auch die Telefonnummer dieser Person angegeben werden.

Zeile 20 bis 27:

Einteilung wie beim „Boden in Höhe Rohrscheitel“. Der ungünstigste Boden ist einzutragen. Bei Überdeckung mit Festgestein ist zusätzlich die minimale Überdeckungshöhe anzugeben. Zeile 28 bis 29:

Es besteht die Möglichkeit, vom Arbeitsblatt abweichende Bodenkennwerte einzutragen. (z. B. Wichte, Reibungswinkel). Zeile 30 bis 31:

Gefragt ist der Grundwasserstand zur Bauzeit und im Betriebszustand. (Der Grundwasserstand kann zur Bauzeit eventuell abgesenkt sein). Zeile 32:

Zeile 1

Angabe der Rohr-Nennweite in mm. Zeile 2-5:

Es ist der gewählte Rohrwerkstoff anzugeben, ggf. mit weiterer Spezifikation. Bei Vorhandensein eines Inliners darf der Inliner nicht berücksichtigt werden. Verankerungselemente müssen berücksichtigt werden.

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Zeile 6:

Länge des geplanten Vortriebes (informativ) Zeile 7 bis 8:

Sowohl die Angabe der minimalen als auch der maximalen Überdeckung ist erforderlich. Es zählt die Überdeckung ab Oberkante Rohr. Wenn die Höhen vom Wasserlauf (=Rohrsohle) aus angegeben werden, ist dies mit „WL“ zu vermerken. Zeile 9 bis 12:

In der Regel wird sicherheitshalber LM1 angesetzt. Bei den Eisenbahnverkehrslasten LM 71 (früher UIC 71) sind die minimalen Überdeckungshöhen zu beachten (es zählt Oberkante Schwelle). In Zeile 11 ist das entsprechende Bemessungsflugzeug (z. B. BFZ 350) einzutragen.

Bei einem Vortrieb unter Druckluft entsteht ein innerer Überdruck, der durch die Rohre aufgenommen werden muss. Ein Eintrag ist aber nicht nötig, wenn sich der Bereich mit Überdruck nur auf gesonderte Vorläufer, z. B. aus Stahl, beschränkt. Zeile 33:

Gemeint ist die planmäßige Möglichkeit eines Rückstaus mit einer Druckhöhe über Rohrscheitel – z. B. bei einer Dükerleitung. Zeile 34 bis 37:

Der Bodenabbau und die Bodenstützung sind maßgebend für die auf die Rohre einwirkenden Erdlasten. Die Schmierung im Bauzustand ist neben der Reduzierung der Vortriebskräfte auch erforderlich bei der Querung von empfindlichen Bauwerken (z. B. Bahntrasse). Beispiele zur Einstufung verschiedener Vortriebsverfahren: Zeile 34: Verfahren mit Flüssigkeits- oder Erddruckstützung im begehbaren Durchmesserbereich mit dokumentierter vollständiger Ringspaltverpressung (z. B. siehe Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 30457): Verfahren 6.1.3.1.3 bis 6.1.3.1.5, 6.2.3.4 und 6.2.3.5)

57) Ausgabe 2008-12.

DWA-Regelwerk

März 2014

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DWA-A 161 Anhang B (Ende) Zeile 35: Verfahren im begehbaren Durchmesserbereich mit offenem Schild (z. B. siehe Arbeitsblatt DWA-A 125/ DVGW GW 30455): Verfahren 6.2.3.2 bis 6.2.3.4) mit dokumentierter vollständiger Ringspaltverpressung.

Die Anforderungen der Zeile 35 (vollständiger und dauerhafter Kraftschluss zwischen Rohr und Boden) können auch mit Verfahren im nicht begehbaren Durchmesserbereich beim Einsatz besonderer Verfahren zur Ringspaltverpressung erreicht werden. Beispiel ist ein HDD-Verfahren (siehe Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304: 6.1.3.3) mit Einsatz eines aushärtenden Spülmediums. Zeilen 36 und 37: Alle anderen Verfahren je nach Überschnitt.

Zeile 40 bis 44:

Die Vortriebstrasse beeinflusst die Druckkraftübertragung in Längsrichtung und ist genau anzugeben. Mehrere Kurven verringern die zulässige Vortriebskraft ganz wesentlich. Bei planmäßigen Übergangsbögen müssen Zwischenradien oder Angaben zu einer Klothoide bereits vor dem Vortrieb festgelegt worden sein. Zeile 45 bis 47:

Der Druckübertragungsring ist ein entscheidendes Element beim Vortrieb und geht bei der Errechnung der zulässigen Vortriebskraft entscheidend ein. Wenn keine Angaben gemacht werden, wird der Ersteller der Statik selbstständig Werte wählen. Wenn eine direkte Druckkraftübertragung zwischen den Rohren erfolgt, entfallen diese Angaben. Zeile 48:

Zeile 38 bis 39:

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Die Verpressung nach Abschluss der Vortriebsarbeiten verhindert nicht nur ungewollte Setzungen, sondern reduziert auch die Belastung auf dem Rohr.

Raum für zusätzliche Angaben, die für die Berechnung wichtig sein können, z. B. Angabe von Expositionsklassen. Hinweis: Die Vortriebskräfte und eine eventuelle Klaffung der Fugen sind gemäß Arbeitsblatt DWAA 125/DVGW GW 30458) ständig zu kontrollieren und mit den maximal zulässigen Werten zu vergleichen.

58) Ausgabe 2008-12.

84

März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Anhang C (normativ)

Standardprüfung zur Bestimmung des rechnerischen Materialkennwertes Ecal von Druckübertragungsringen aus Holz und Holzwerkstoffen

Die nachfolgend beschriebene Standardprüfung dient zur Bestimmung des für die Bemessung von Vortriebsrohren mit Druckübertragungsringen erforderlichen rechnerischen Materialkennwertes Ecal des DÜR. Der Materialkennwert ist an Prüfkörpern aus dem Werkstoff und mit der Dicke sd der eingesetzten Druckübertragungsringe zu ermitteln. Es müssen mindestens drei Standardprüfungen (Holzwerkstoffe) bzw. fünf Standardprüfungen (Vollholz) zur Bestimmung des rechnerischen Materialkennwertes Ecal durchgeführt werden.

Für jede Laststufe n werden die Dehnungen pl(n) und max(n) aus dem Diagramm bestimmt. Der rechnerische Materialkennwert Ecal wird nach folgender Gleichung berechnet: Ecal (σn ) 

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Die Messwerte der Kraft und der Verformung sind jeweils am Ende der 10-sekündigen Haltezeit aufzuzeichnen. Aus der Druckkraft wird mit der Ausgangsfläche des Prüfkörpers die Druckspannung n berechnet. Die Messwerte des vierten Belastungszyklus jeder Laststufe werden in ein Druckspannungs-Stauchungsdiagramm eingetragen, wie in Bild C.1 dargestellt.

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(C.1)

mit σn

Die Prüfkörper sind vorzugsweise kreisrund mit einem Durchmesser von mindestens 2·sd herzustellen. Zur Prüfung werden die Prüfkörper in einer Prüfmaschine (Maschinenklasse 1, Kalibrierung spätestens alle zwei Jahre) zentrisch zwischen zwei planparallelen oder kalottengelagerten Stahlplatten eingesetzt. Nach einer Belastung der Prüfkörper bis zu der Druckkraft, die einer gleichmäßig verteilten Druckspannung 0=0,1 N/mm² entspricht, werden der Kraft- und der Wegaufnehmer tariert. Anschließend werden die Prüfkörper mit maximal 20 mm/min weggeregelt in Lastinkrementen von 5 N/mm² jeweils viermal bis zu einer Druckspannung von 5, 10, 15, (...) N/mm² belastet und wieder bis zur Unterschreitung von 0 entlastet. Am Anfang und am Ende jeder Be- und Entlastung ist eine 10-sekündige Haltezeit vorzusehen. Die maximale Prüfdruckspannung ist oberhalb der Druckspannung γM,ax · σmax zu wählen.

σn (ε max (σn )  ε pl (σn ))²

Laststufe der Druckspannung

εmax(σn) maximale Stauchung des Druckübertragungsringes unter der Druckspannung σn εpl(σn)

plastische Stauchung des Druckübertragungsringes nach mehrfacher Belastung mit der jeweiligen Druckspannung σn

Zur Berücksichtigung der Vorbelastungsspannung ist die nachfolgende, modifizierte Gleichung zu verwenden: Ecal (σn ,σI ) 

σn (ε max (σn )  ε pl (σI ))²

(C.2)

mit σI

Maßgebende Spannung der Vorbelastung

Aus den so ermittelten Werten für Ecal (σn) werden die arithmetischen Mittelwerte gebildet. Zwischenwerte für Ecal (max) dürfen aus diesen Mittelwerten linear interpoliert werden.

März 2014

85

DWA-A 161

Anhang C (Ende) 70

2

Druckspannung σ (N/mm )

60 50 40 30 εpl(σ15)

εmax(σ15)

20 σ15 10 0 0

5

10

15

20 25 30 Stauchung ε (%)

35

40

45

50

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Bild C.1: Beispiel eines Druckspannungs-Stauchungsdiagramms einer Standardprüfung

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März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161

Anhang D

Baugrund

D.1 (informativ)

Klassifikation der Lockergesteine – Bodenklassifizierung; Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (nach DIN 1819659))

Tabelle D.1: Bodenklassifizierung – Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (Klassifikation der Lockergesteine) – Teil 1 1

2

3

4

5

 0,06 mm

> 2 mm

5

> 40

Gruppen

Grobkörnige Böden

Kies-SchuttGemische Kies-TonGemische

> 40

Sand-TonGemische

 40

Sand-SchluffGemische

5 bis 40

Gemischtkörnige Böden

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Sand

 40

7

Erkennungsmerkmale

Beispiele

Kurzzeichen Gruppensymbol

Korngrößenanteile in Gew.-%

Kies

Hauptgruppen

Definition und Bezeichnung

6

enggestufte Kiese

GE

steile Körnungslinie infolge Vorherrschen eines Korngrößenbereiches

Fluss- und Strandkies, Terrassenschotter, Moränenkies, vulkanische Schlacke und Asche

weitgestufte KiesSand-Gemische

GW

über mehrere Korngrößenbereiche kontinuierlich verlaufende Körnungslinie

intermittierend gestufte KiesSand-Gemische

GI

treppenartig verlaufende Körnungslinie infolge Fehlens eines oder mehrerer Korngrößenbereiche

enggestufte Sande

SE

steile Körnungslinie infolge Vorherr- Dünen- und Flugsand, schen eines Korngrößenbereiches Talsand (Berliner Sand), Beckensand, Tertiärsand

weitgestufte Sand-KiesGemische

SW

über mehrere Korngrößenbereiche kontinuierlich verlaufende Körnungslinie

intermittierend gestufte SandKies-Gemische

SI

treppenartig verlaufende Körnungslinie infolge Fehlens eines oder mehrerer Korngrößenbereiche

5- bis 15-Gew.-%  0,06 mm

GU

15- bis 40-Gew.-%  0,06 mm

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist schluffig

GU

5- bis 15-Gew.-%  0,06 mm

GT

15- bis 40-Gew.-%  0,06 mm

GT

5- bis 15-Gew.-%  0,06 mm

SU

15- bis 40-Gew.-%  0,06 mm

SU

5- bis 15-Gew.-%  0,06 mm

ST

15- bis 40 Gew.-%  0,06 mm

ST

Moränensand, Terrassensand, Strandsand

Verwitterungskies, Hangschutt, lehmiger Kies, Geschiebelehm

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist tonig

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist schluffig

weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist tonig

Flottsand Auelehm, Sandlöss

lehmiger Sand Geschiebelehm, Geschiebemergel

59) Ausgabe 2011-05.

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März 2014

87

DWA-A 161 Tabelle D.2: Bodenklassifizierung – Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (Klassifikation der Lockergesteine) – Teil 2

Feinkörnige Böden

> 40

5

wL in Gew.-%

Ip  4 Gew.-% oder unterhalb der A-Linie

Ton brenn- oder schwelbar

 40

nicht brenn- oder nicht schwelbar

Ip  4 Gew.-% oder unterhalb der A-Linie

7 Beispiele

Trockenfestigkeit

Reaktion beim Schüttelversuch

Plastizität beim Knetversuch keine bis leichte leichte bis mittlere

Löss, Hochflutlehm Seeton, Beckenschluff

leichte

Geschiebemergel, Bänderton Lösslehm, Beckenton, Keupermergel Tarras, Septarienton, Juraton

leicht plastische Schluffe mittelplastische Schluffe

 35

UL

niedrige

schnelle

35 bis 50

UM

niedrige bis mittlere

langsame

leicht plastische Tone mittelplastische Tone

 35

TL

35 bis 50

TM

mittlere bis hohe hohe

keine bis langsame keine

TA

sehr hohe

keine

ausgeprägte

OU

mittlere

langsame bis sehr schnelle

mittlere

Seekreide, Kieselgur, Mutterboden

OT

hohe

keine

ausgeprägte

Schlick, Klei

OH

Beimengungen pflanzlicher Art, meist dunkle Färbung, Modergeruch, Glühverlust bis etwa 20 Gew.-%

Mutterboden

grob- bis gemischtkörnige Böden mit kalkigen, kiesigen Bildungen

OK

Beimengungen nicht pflanzlicher Art, meist helle Färbung, leichtes Gewicht, große Porosität

Kalksand, Tuffsand

nicht bis mäßig zersetzte Torfe

HN

Niedermoortorf, Hochmoortorf, Bruchwaldtorf

zersetzte Torfe

HZ

an Ort und Stelle aufgewachsene (sedentäre) Humusbildungen

ausgeprägt > 50 plastische Tone Schluffe mit 35 bis organischen 50 Beimengungen und organogene1) Schluffe Tone mit > 50 Beimengungen und organogene1) Tone grob- bis gemischtkörnige Böden mit Beimengungen humoser Art

Mudden (Sammelbegriff für Faulschlamm, Gyttja, Dy, Sapropel)

Auffüllung aus natürlichen Böden; jeweiliges Gruppensymbol in eckigen Klammern Auffüllung aus Fremdstoffen

Auffüllung

6 Erkennungsmerkmale

Gruppen Kurzzeichen Gruppensymbol

Lage zur ALinie

organische Böden

Organogene1) und Böden mit organischen Beimengungen

4 Definition und Bezeichnung

Ip > 7 Gew.-% und oberhalb der A-Linie

> 40

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3

Schluff

2

Feinkornanteile in Gew.-%  0,06 mm

Hauptgruppen

1

F

mittlere

Zersetzungsgrad 1 bis 5, faserig, holzreich, hellbraun bis braun Zersetzungsgrad 6 bis 10, schwarzbraun bis schwarz unter Wasser abgesetzte (sedimentäre) Schlamme aus Pflanzenresten, Kot und Mikroorganismen, oft von Sand, Ton und Kalk durchsetzt, blauschwarz oder grünlich bis gelbbraun, gelegentlich dunkelgraubraun bis blauschwarz, federnd, weichschwammig

Mudde, Faulschlamm

[] A

Müll, Schlacke, Bauschutt, Industrieabfall

ANMERKUNG 1) Unter Mitwirkung von Organismen gebildete Böden.

88

März 2014

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DWA-A 161 Anhang D.2 (informativ)

Geotechnischer Bericht – Anforderungen an einen geotechnischen Bericht (Baugrundgutachten) für die Bemessung von Vortriebsrohren

D.2.1

Mindestangaben

Die Anforderungen an die Baugrunderkundung und die zu liefernden Angaben gemäß Arbeitsblatt DWA-A 125/DVGW GW 304 und DIN 18319 sind einzuhalten. Aus den Erkundungsergebnissen sind die Bodenarten G1 bis G4 gemäß Tabelle 1 und die Lagerungsdichte bzw. Konsistenz in den Stufen gemäß Zeile 1 von Tabelle 3 bzw. Tabelle 4 abzuleiten. Grundwasserstände (HHW und NNW) für den Bau- und Betriebszustand sind anzugeben. Für einen Vortrieb vollständig oder teilweise im Festgestein sind immer die Angaben gemäß Punkt D.2.3 dieses Anhanges erforderlich.

D.2.2

Vollständige Angaben

Für die statische Berechnung eines Vortriebsrohres bei einem Vortrieb im Lockergestein sind bezogen auf den Baugrund die folgenden Angaben erforderlich: Tabelle D.3: Vortrieb im Lockergestein – erforderliche Angaben zum Baugrund Größe

Symbol

Einheit

Wichte des feuchten Bodens



kN/m³

Wichte des Bodens unter Auftrieb

 ’

kN/m³

Innerer Reibungswinkel des Bodens

’

°

E0·f1

N/mm²

Lagerungsdichte

D

–

Konsistenz

IC

–

Erddruckverhältnis

K1

–

Seitendruckbeiwert im ungestörten Boden

K2,0

–



–

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Steifemodul

Konzentrationsfaktor bei Bodenverdrängung durch den Vortrieb (Sonderfall)

Falls örtlich relevant sind auch Angaben zur Aggressivität des Grundwassers in Bezug auf die zum Einsatz kommenden Rohrwerkstoffe, das Auftreten von Mineralwässern oder Meerwasser sowie zum Quelldruck zu liefern. Bei bindigen Böden der Gruppen G3 und G4 von mindestens steifer Konsistenz kann im geotechnischen Bericht für den Bauzustand eine verringerte wirksame Überlagerungshöhe für die Ermittlung der vertikalen und seitlichen Bodenlast angegeben werden, wenn dies aufgrund örtlicher Erfahrung vom Sachverständigen für Geotechnik für zulässig erachtet wird.

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März 2014

89

DWA-A 161 D.2.3

Angaben für ein Vortriebsrohr im Festgestein

Für die statische Berechnung eines Vortriebsrohres bei einem Vortrieb im Festgestein sind bezogen auf den Baugrund die folgenden Angaben erforderlich (siehe auch Abschnitt 8): Tabelle D.4: Vortrieb im Festgestein – erforderliche Angaben zum Baugrund und Auflagerwinkel Größe

Symbol

Einheit

Wichte Gebirge feucht

γB

kN/m³

Wichte Gebirge unter Auftrieb

 ’

kN/m³

Verformungsmodul Gebirge

EF

N/mm²

Seitendruckbeiwert in Höhe Rohr

K2,0

–

Auflagerwinkel für die Rohrbettung in Rohrsohle (Bauzustand)

2

°

Auflagerwinkel für die Rohrbettung in Rohrsohle (Betriebszustand)

2

°

Die Seitendruckbeiwerte sind unter der Annahme vollständiger Stützung während der Bauzeit und Verpressung für den Betriebszustand anzugeben. Für die statische Berechnung sind die Faktoren f2,F nach Tabelle 15 entsprechend Gleichung (50) zu berücksichtigen. Der Verformungsmodul EF wird in der Berechnung mit maximal 100 MN/m² berücksichtigt. Es ist ein möglicher Auflagerwinkel in Abhängigkeit vom vorgesehenen Vortriebsverfahren anzugeben. Für die Angabe der Überdeckungshöhen hat sich die Angabe als Vielfaches des Rohraußendurchmessers (z. B. hü = 2 × DA) bewährt.

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Im Fall quellenden Gebirges sind die Quelldruck-/Quellhebungsbeziehungen zu ermitteln und bei der Ausführung zu berücksichtigen (z. B. Überschnitt).

90

März 2014

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DWA-A 161

Anhang E (informativ)

Zugkräfte, Biegeradien und Abwinkelbarkeiten

Detaillierte Informationen zu Zugkräften, Biegeradien und Abwinkelbarkeiten sind in folgenden Arbeitsblättern des DVGW enthalten:

 DVGW-Arbeitsblatt GW 321, Steuerbare horizontale Spülbohrverfahren für Gas- und Wasserrohrleitungen – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung

 DVGW-Arbeitsblatt GW 322-1, Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserrohrleitungen mit Press-/Ziehverfahren – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung

 DVGW-Arbeitsblatt GW 322-2, Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserrohrleitungen - Teil 2: Hilfsrohrverfahren – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung

 DVGW-Merkblatt GW 323, Grabenlose Erneuerung von Gas- und Wasserversorgungsleitungen durch Berstlining; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung

 DVGW-Arbeitsblatt GW 324, Fräs- und Pflugverfahren für Gas- und Wasserrohrleitungen; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung

Mindest-Biegeradien von Polyethylenrohren Dauerhafte, trassenbedingte Bögen von Rohrleitungen aus PE 80 oder PE 100 müssen eine Randfaserdehnung  3 % bei 20 °C entsprechend DVS 2205-160) aufweisen, das entspricht aufgerundet 20  dn, wie in den Arbeitsblättern DVGW G 472 (A)61) bzw. DVGW W 400-2 (A)62) angegeben, sowie entsprechende Werte bei tieferen Temperaturen (50  da bei 0 °C). Kurzzeitig, bauverfahrensbedingt darf der Biegeradius von Rohren im drucklosen Zustand bei 20 °C in Anlehnung an DIN CEN/TS 1522363) folgende Werte erreichen:

 Rohre PE 80 oder PE 100 SDR 17: Rmin = 10  da  Rohre PE 80 oder PE 100 SDR 11: Rmin = 10  da Dabei ist

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Rmin da

Mindest-Biegeradius in mm Außendurchmesser (DN/OD) in mm

Bei 0 °C gelten die 2,5-fachen Werte. Zwischen 0 °C und 20 °C kann linear interpoliert werden. Die obigen Werte gelten auch für PE-Xa. Abhängig vom Werkstoff kann der Rohrhersteller im Einzelfall niedrigere Werte zulassen.

60) Ausgabe 2013-09. 61) Ausgabe 2000-08. 62) Ausgabe 2004-09. 63) Ausgabe 2008-11.

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DWA-A 161 Tabelle E.1: Zulässige Zugkräfte für PE-80/PE-Xa-Rohre64)

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Nennaußendurchmesser dn in mm

Zulässige Zugkräfte in kN für PE 80/PE-Xa-Rohre bei Rohrwandtemperaturen von maximal 20 °C (40 °C) bei 30 min Beanspruchung*, Werte gerundet

(DN/OD)

SDR 17/SDR 17,6

63

–

SDR 11

SDR 7,4

8,2

(5,8)

12

(8,2)

75

7,6

(5,3)

12

(8,2)

17

(12)

90

11

(7,6)

17

(12)

24

(17)

110

16

(11)

25

(18)

36

(25)

125

21

(15)

32

(23)

46

(32)

140

26

(18)

41

(28)

58

(40)

160

34

(24)

53

(37)

75

(53)

180

44

(31)

67

(47)

95

(67)

200

54

(38)

83

(58)

117

(82)

225

68

(48)

105

(74)

149

(104)

250

84

(59)

130

(91)

184

(129)

280

106

(74)

163

(114)

230

(161)

315

13

(94)

206

(144)

291

(204)

355

170

(119)

262

(183)

370

(259)

400

215

(151)

332

(233)

470

(329)

450

273

(191)

421

(294)

595

(416)

500

337

(236)

519

(363)

734

(514)

560

422

(296)

651

(456)

–

630

535

(374)

824

(577)

–

710

679

(475)

1047 (733)

–

800

862

(603)

–

–

900

1091

(764)

–

–

1000

1347

(943)

–

–

ANMERKUNG *) Für > 30 min sind die Werte um 10 % abzumindern; für > 20 h sind die Werte um 25 % abzumindern. Bei zusätzlicher Biegebeanspruchung ist eine entsprechende Abminderung zu berücksichtigen.

64) Bislang sind keine PE-Xa-Rohre ab 160 mm verfügbar.

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März 2014

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DWA-A 161 Tabelle E.2: Zulässige Zugkräfte für PE-100-Rohre Nennaußendurchmesser dn in mm (DN/OD)

Zulässige Zugkräfte in kN für PE 100-Rohre bei Rohrwandtemperaturen von maximal 20 °C (40 °C) bei 30 min Beanspruchung*, Werte gerundet SDR 17/SDR 17,6

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63

–

SDR 11

10

(7,2)

75

9,5

(6,6)

15

(10)

90

14

(9,5)

21

(15)

110

20

(14)

31

(22)

125

26

(18)

41

(28)

140

33

(23)

51

(36)

160

43

(30)

66

(47)

180

55

(38)

84

(59)

200

67

(47)

104

(73)

225

85

(60)

131

(92)

250

105

(74)

162

(114)

280

132

(92)

204

(142)

315

167

(117)

258

(180)

355

212

(149)

327

(229)

400

269

(189)

415

(291)

450

341

(239)

526

(368)

500

421

(295)

648

(454)

560

528

(370)

814

(570)

630

668

(468)

1030 (721)

710

849

(594)

1309 (916)

800

1077 (754)

–

900

1364 (955)

–

1000

1684 (1179)

–

ANMERKUNG *) Für > 30 min sind die Werte um 10 % abzumindern; für > 20 h sind die Werte um 25 % abzumindern. Bei zusätzlicher Biegebeanspruchung ist eine entsprechende Abminderung zu berücksichtigen.

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DWA-A 161 Tabelle E.3: Zulässige Zugkräfte und Mindest-Biegeradien für Stahlrohre nach DIN 2460 mit ZM-Auskleidung

Beispiel für Stahlsorte L235 und L355 nach DIN EN 10224 Nennweite

Außendurchmesser da in mm (DN/OD)

Nennwanddicke1) s in mm

Mindestwanddicke DIN EN 10224 smin in mm

MindestBiegeradius2) L235 Rmin in m

zulässige Zugkraft3)4)

zulässige Zugkraft3)4)

L235 Fzul in kN

MindestBiegeradius2) L355 Rmin in m

80

88,9

3,2

2,88

44

55

29

82

100

114,3

3,2

2,88

56

69

37

104

125

139,7

3,6

3,24

69

97

45

141

150

168,3

3,6

3,24

83

117

55

178

200

219,1

3,6

3,24

108

153

71

227

250

273

4,0

3,60

134

210

89

320

300

323,9

4,5

4,05

159

281

105

421

350

355,6

4,5

4,05

175

311

116

471

400

406,4

5,0

4,50

200

395

132

591

500

508,0

5,6

5,04

250

553

165

829

600

610,0

7,1

6,39

300

840

198

1259

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DN

L355 Fzul in kN

ANMERKUNGEN 1) Nennwanddicken nach DIN 2460, Wanddickentoleranzen nach DIN EN 10224. 2) Mindest-Biegeradius nach DIN 2880. 3) Mit Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach DIN EN 10204. 4) Für andere Wanddicken und Biegeradien gelten andere Grenzwerte (s. u. Anmerkungen).

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DWA-A 161

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Tabelle E.4: Zulässige Zugkräfte, Abwinkelbarkeiten und Kurvenradien von Rohren aus duktilem Gusseisen mit Muffen BLS65) (inkl. VRS-T für DN 80 bis 500 und TKF für DN 600 bis 1000) bzw. TIS-K (Typ-Prüfdruck PTyp = PFA  1,5 + 5 bar, abgemindert mit Sicherheitsbeiwert S = 1,1 für Bauzustand) Nennweite DN

Wanddickenklasse

Bauteilbetriebsdruck PFA in bara)

zulässige Zugkrafta)b) Fzul in kN

Abwinkelung/ minimaler Kurvenradius in °/m

80

10

64

70

3/115

100

10

64

100

3/115

125

9

60

140

3/115

150

9

50

165

3/115

200

9

40

230

3/115

250

9

35

308

3/115

300

9

30

380

3/115

400

9

25

558

3/115

500

9

25

860

2/172

600

9

25

1200

2/172

700

9

25

1400

1,5/230

800

9

16

1350

1,5/230

900

9

16

1700

1,5/230

1000

9

10

1440

1,5/230

ANMERKUNGEN a) Höhere Drücke und Zugkräfte sind bei Bedarf mit dem Rohrhersteller abzustimmen. b) Bei geradlinigem Trassenverlauf (max. 0,5° Abwinkelung pro Rohrverbindung) können die zulässigen Zugkräfte um 50 kN angehoben werden.

65) Von DN 80 bis DN 250 müssen BLS-Muffen mit Hochdruckriegel eingesetzt werden.

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DWA-A 161

Anhang F (informativ)

Lastausbreitungsmodell für LM1

Lastausbreitungsmodell Die Berechnung der Scheitelspannung pT erfolgt anhand von Fallunterscheidungen der Rohrlänge LR (Bild F.1) und des mittleren Rohrdurchmessers dm (Bild F.2)

Bild F.1: Lastverteilung in Rohrlängsrichtung bei Längsüberfahrung

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Tabelle F.1: Fallunterscheidung für die mittragende Länge nach Bild F.1 Fall

Bedingung

mittragende Länge Lm

1

LR  Lm2R

Lm2R

2

LR > Lm2R und LR  Lm2R + LxR

LR

3

LR > Lm2R + LxR

Lm2R + LxR

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März 2014

DWA-Regelwerk

DWA-A 161 Anhang F (Ende)

Bild F.2: Lastverteilung quer zur Rohrleitung mit Begegnungsverkehr bei Längsüberfahrung

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Tabelle F.2: Fallunterscheidung für die mittragende Breite nach Bild F.2 Fall

Bedingung

mittragende Breite bm

Radlasten

1

dm  bm1R

bm1R

2F1

2

dm  bm2R

bm2R

2(F1 + F2)

3

dm  bm2R + 0,9

bm2R + 0,9

2(F1 + F2)

4

dm  bm2R + 2

bm2R + 2

2(2F1 + F2)

5

dm > bm2R + 2

bm2R + 2

2(2F1 + F2)

ANMERKUNGEN bm1R

mittragende Breite, ein Rad

bm2R

mittragende Breite, zwei Räder

dm

mittlerer Rohrdurchmesser

F1

Radlast (Fahrzeug 1, Fahrstreifen 1)

F2

Radlast (Fahrzeug 2, Fahrstreifen 2)

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DWA-A 161

Anhang G (informativ)

Quellen und Literaturhinweise

Bundesrecht FStrG – Bundesfernstraßengesetz: Bundesfernstraßengesetz in der Fassung der Bekanntmachung vom 28. Juni 2007, BGBl. I S. 1206. Stand: zuletzt geändert durch Artikel 6 des Gesetzes vom 31. Juli 2009, BGBl. I S. 2585. In der jeweils gültigen Fassung WaStrG – Bundeswasserstraßengesetz: Bundeswasserstraßengesetz in der Fassung der Bekanntmachung vom 23. Mai 2007, BGBl. I S. 962; 2008 I S. 1980. Stand: zuletzt geändert durch Artikel 4 des Gesetzes vom 6. Oktober 2011, BGBl. I S. 1986. In der jeweils gültigen Fassung

DIN EN 14457, Allgemeine Anforderungen an Bauteile, die bei grabenlosem Einbau von Abwasserleitungen und -kanälen verwendet werden DIN EN ISO 178, Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften DIN EN ISO 1872-2, Kunststoffe – Polyethylen (PE)-Formmassen – Teil 2: Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften DIN-Fachbericht 101 (März 2009), Einwirkungen auf Brücken

TKG – Telekommunikationsgesetz: Telekommunikationsgesetz vom 22. Juni 2004, BGBl. I S. 1190. Stand: zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 3. Mai 2012, BGBl. I S. 958. In der jeweils gültigen Fassung DruckLV – Druckluftverordnung: Verordnung über Arbeiten in Druckluft vom 4. Oktober 1972, BGBl. I S. 1909. Stand: zuletzt geändert durch Artikel 6 der Verordnung vom 18. Dezember 2008, BGBl. I S. 2768. In der jeweils gültigen Fassung RKV – Rohrkreuzungsvorschriften: Vorschriften für die Kreuzung von Reichswasserstraßen durch fremde Rohrleitungen vom 14. Dezember 1933, RVBI., 1933 Nr. 37 S. 149. In der jeweils gültigen Fassung WKV – Wasserstraßen-Kreuzungsvorschriften: WasserstraßenKreuzungsvorschriften für fremde Starkstromanlagen (1934) vom 15. Dezember 1934, RVBl., 1935 S. 7. In der jeweils gültigen Fassung

DIN-Fachbericht 102 (März 2009), Betonbrücken DIN-Fachbericht 103 (März 2009), Stahlbrücken

DWA-Regelwerk DWA-A 127-10 (in Bearbeitung), Statische Berechnung von Abwasserleitungen und -kanälen – Teil 10: Kennwerte der Rohrwerkstoffe DWA-A 400 (Januar 2008), Grundsätze für die Erarbeitung des DWA-Regelwerkes. Arbeitsblatt

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Sonstige technische Regeln

Technische Regeln DIN-Normen DIN 4020, Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-2 DIN 1055-2, Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 2: Bodenkenngrößen DIN 53752, Prüfung von Kunststoffen; Bestimmung des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten

ATB-BeStra, Allgemeine Technische Bestimmungen für die Benutzung von Straßen durch Leitungen und Telekommunikationslinien. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e. V. (FGSV). Arbeitsgruppe Erd- und Grundbau. In der jeweils gültigen Fassung DVGW GW 325 (A), Grabenlose Bauweisen für Gas- und Wasser-Anschlussleitungen; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung. Arbeitsblatt MSD, Merkblatt Standsicherheit von Dämmen an Bundeswasserstraßen. Bundesanstalt für Wasserbau – (BAW), Karlsruhe. In der jeweils gültigen Fassung

DIN EN 1778, Charakteristische Kennwerte für geschweißte Thermoplast-Konstruktionen – Bestimmung der zulässigen Spannungen und Moduli für die Berechnung von Thermoplast-Bauteilen DIN EN 1990/NA Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung DIN EN 1991-2, Eurocode 1, Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken

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DWA-A 161

Anhang G (Ende)

Literatur BECKMANN, D. (2006): CoJack – Praktische Erfahrungen mit der statischen Online-Kontrolle bei Rohrvortriebsverfahren. In: tis 7-8/2006 BEYERT, J. et al. (2006): Erfahrungen in der Praxis: OnlineÜberwachung von Rohrvortrieben. In: bi Umwelt Bau Nr. 1, 02/2006 BOHLE, U. (2011): Bestimmung der Beanspruchung keramischer Vortriebsrohre im Bauzustand unter Verwendung von Druckübertragungsringen aus Kunststoff. Shaker Verlag, Aachen HOCH, A.; STEGNER, M. (September 2000): Bemessung von Rohren beim Berstliningverfahren; Forschungsvorhaben. Untersuchung im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umweltschutz (LfU). Landesgewerbeanstalt Bayern (LGA), Wölfel Beratende Ingenieure (WBI) GmbH & Co. (WBI), Nürnberg, Höchberg HOCH, A.; STEGNER, M. (2006): Bemessung von Rohren beim Berstliningverfahren in Deponien unter Berücksichtigung des statischen Berstens und des Kurzrohrberstlining. Untersuchung im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umweltschutz (LfU). Institut für Statik, LGA Bautechnik GmbH, Nürnberg HORNUNG, K.; KITTEL, D. (1989): Statik erdüberdeckter Rohre. Bauverlag, Wiesbaden NETZER, W.; PATTIS, O. (1989): Überlagerung von Innen- und Außendruckbelastung erdverlegter Rohrleitungen (Rechnerische Untersuchungen bei Anwendung der Theorie II. Ordnung). In: 3R international, S. 96–105

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NN, SKZ-Prüfbericht Nr. 36893/98-II des SKZ Süddeutsches Kunststoffzentrum Würzburg NN, Studie über erdverlegte Trinkwasserleitungen aus verschiedenen Werkstoffen (des DVGW), herausgegeben im Juni 1971 vom Bundesminister des Innern POPP, W. (1998): Disinfection of secondary effluents from sewage treatment plants – requirements and applications. In: European Water Management 1 (2), pp. 27–31 TERZAGHI, K.; JELINEK, R. (1954): Theoretische Bodenmechanik. Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg

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Software

Statik-Expert Statische Berechnungen von erdverlegten Rohrleitungen

Wie komme ich zu einer optimal bemessenen Statik? Verlassen Sie sich auf sich selbst und rechnen Sie bequem mit dem Statik-Expert. Das sind Ihre Vorteile DWA-Regelwerk-konformes Ergebnis Juristische und planerische Sicherheit Kosteneinsparung durch richtige Dimensionierung Individuelle Ermittlung von wesentlichen Faktoren wie Bauteilestandfestigkeit oder Baustellenparameter Vergleich unterschiedlicher Rohrmaterialien im Einzelfall Objektive Überprüfbarkeit der Rohrherstellerangaben

Eine Software für alle Ansprüche Der Statik-Expert ist modular aufgebaut. Aufbauend auf dem Pflicht-Grundmodul können Sie nach Ihrem Bedarf kombinieren: • • • •

Rechenmodul Offene Bauweise zu ATV-DVWK-A 127 „Statische Berechnung von Abwasserkanälen und -leitungen“ Rechenmodul Rohrvortrieb zu Arbeitsblatt DWA-A 161 „Statische Berechnung von Vortriebsrohren“ Rechenmodul SIA 190 für biegeweiche Rohre Sprachmodul wie Englisch oder Französisch

Der Statik-Expert als leistungsfähiges Programm bietet Ihnen allen Komfort, den Sie von moderner Software erwarten können. Seine Bedienung erschließt sich schnell, meist intuitiv. Befehle und Aufbau sind Ihnen vertraut durch die Microsoft-Welt. Eine ausführliche kontextsensitive Hilfe unterstützt Sie bei ersten Fragen. Installation und Updates sind durch die Umsetzung neuester Microsoft-WindowsStandards bequem und sicher.

Demoversion, Systemvoraussetzungen, Screenshots, Preise und vieles mehr finden Sie unter: www.dwa.de/software

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Je nachdem wie häufig und umfangreich Ihre Statikberechnungen sind, entscheiden Sie sich zwischen Standard Edition und Profi Edition.

DWA . Theodor-Heuss-Allee 17 . 53773 Hennef . Deutschland . Tel.: +49 2242 872-333 . E-Mail: [email protected] . Internet: www.dwa.de

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Gemeinschaftspublikation DIN EN 12889/Arbeitsblatt DWA-A 125

Grabenlose Verlegung und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen/Rohrvortrieb und verwandte Verfahren Mai 2009, 85 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-941089-52-5

98,00 €/78,40 €*)

Mit der DIN EN 12889 wurde im März 2000 erstmalig eine Norm vorgelegt, die in Ergänzung zur konventionellen offenen Bauweise nach DIN EN 1610 die grabenlose Verlegung und Prüfung neuer Abwasserleitungen und -kanäle mit vorgefertigten Rohren und deren Verbindungen zum Inhalt hatte. Das Arbeitsblatt DWA-A 125, identisch mit dem DVGWMerkblatt GW 304, behandelt den unterirdischen Einbau von vorgefertigten Rohren unterschiedlicher Querschnittsgeometrie, bei dem durch Verdrängen, Rammen, Bohren, Pressen oder sonstigen Abbau ein Hohlraum im Boden geschaffen wird, in den die Rohre eingezogen, eingeschoben oder eingepresst werden, oder bei dem bestehende Kanäle oder Rohrleitungen überfahren bzw. ausgewechselt werden. Während die Inhalte der Norm sehr knapp und allgemein gehalten sind und daher für Planer und Anwender allein nur bedingt hilfreich sind, enthält das Arbeitsblatt in vielen Punkten ergänzende Ausführungen und Einzelheiten, die es zu einem weltweit einzigartigen praxisnahen Regelwerk machen. In drei Sonderkapiteln wird die Planung und Durchführung von Rohrvortrieben und verwandten Verfahren unter Bahngelände, Bundesstraßen und Bundeswasserstraßen behandelt. Beide Dokumente schließen sich weder gegenseitig aus, noch regeln sie gleiche Sachverhalte in unterschiedlicher Weise. Zur besseren Handhabung und Lesbarkeit werden dem Anwender in der Gemeinschaftspublikation DIN EN 12889/Arbeitsblatt DWA-A 125 in übersichtlicher Form beide Dokumente zur Verfügung gestellt. Zur besseren Lesbarkeit sind sie synoptisch nach Abschnitten zusammengefasst, wobei der Text der DIN EN 12889 weiß und die zugehörigen ergänzenden Aussagen und Empfehlungen des Arbeitsblattes DWA-A 125 blau hinterlegt sind. Die Gemeinschaftspublikation wendet sich an leitende Mitarbeiter, Ingenieure und Techniker, die sich in Baufirmen, Ingenieurbüros oder bei Auftraggebern mit Planung, Entwurf, Ausschreibung, Vergabe, Vorbereitung, Durchführung sowie Überwachung von grabenlosen Baumaßnahmen befassen.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.dwa.de/shop Fax-Antwort: 02242 872-100 Ja, wir bestellen die Gemeinschaftspublikation

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DIN EN 12885/Arbeitsblatt DWA-A 125 gegen Rechnung

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*) Preis für fördernde DWA-Mitglieder Preise inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten.

Ja, ich willige ein, künftig Informationen der DWA/GFA per E-Mail zu erhalten.

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DWA-Arbeits- und Merkblattreihe 143

Sanierung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden

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Teil 1: Grundlagen Merkblatt, August 2004, 33 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-937758-06-0

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Teil 11: Renovierung von Abwasserleitungen und -kanälen mit vorgefertigten Rohren ohne Ringraum (Close-Fit-Lining) Merkblatt, August 2004, 28 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-924063-71-9 33,00 €/26,40 €*)

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Teil 12: Renovierung von Abwasserleitungen und -kanälen mit vorgefertigten Rohren mit und ohne Ringraum – Einzelrohrverfahren Merkblatt, August 2008, 19 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-940173-94-2 29,00 €/23,20 €*)

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Teil 13: Renovierung von Abwasserleitungen und -kanälen mit vorgefertigten Rohren mit und ohne Ringraum – Rohrstrangverfahren Merkblatt, November 2011, 22 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-942964-09-8 29,00 €/23,20 €*)

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Teil 14: Sanierungsstrategien Merkblatt, November 2005, mit Korrekturblatt Juni 2006, 28 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-937758-97-8 33,00 €/26,40 €*)

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Teil 15: Erneuerung von Abwasserleitungen und -kanälen durch Berstverfahren Merkblatt, November 2005, 28 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-937758-98-5 33,00 €/26,40 €*)

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Teil 16: Reparatur von Abwasserleitungen und -kanälen durch Roboterverfahren Merkblatt, Dezember 2006, 26 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-939057-53-6 32,00 €/25,60 €*)

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Teil 17: Beschichtung von Abwasserleitungen, -kanälen und Schächten mit zementgebundenen mineralischen Mörteln Merkblatt, Dezember 2006, mit Korrekturblatt Juli 2011, 31 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-939057-54-3 32,00 €/25,60 €*)

35,00 €/28,00 €*)

Teil 1 (Entwurf): Planung und Überwachung von Sanierungsmaßnahmen Arbeitsblatt, Oktober 2013, 24 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-944328-12-6 29,00 €/23,20 €*) Teil 2 (Entwurf): Statische Berechnung zur Sanierung von Abwasserleitungen und -kanälen mit Lining- und Montageverfahren Arbeitsblatt, November 2012, 114 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-942964-57-9 82,00 €/ 65,60 €*) Teil 3: Schlauchliningverfahren (vor Ort härtendes Schlauchlining) für Abwasserleitungen und -kanäle Merkblatt, November 2005, 22 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-937758-96-1 30,00 €/24,00 €*)

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Teil 3 (Entwurf): Vor Ort härtende Schlauchliner Arbeitsblatt, November 2012, 51 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-942964-49-4 42,00 €/33,60 €*)

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Teil 4: Montageverfahren für begehbare Abwasserleitungen und -kanäle und Bauwerke Merkblatt, August 2004, 22 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-937758-10-7 30,00 €/24,00 €*)

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Teil 5: Reparatur von Abwasserleitungen und -kanälen durch Innenmanschetten Merkblatt, Februar 2014, 28 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-944328-48-5 37,00 €/29,60 €*)

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Teil 6: Dichtheitsprüfungen bestehender erdüberschütteter Abwasserleitungen und -kanäle und Schächte mit Wasser, Luftüber- und Unterdruck Merkblatt, Juni 1998, 13 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-927729-77-3 26,50 €/21,20 €*)

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Teil 7: Reparatur von Abwasserleitungen und -kanälen durch Kurzliner und Innenmanschetten Merkblatt, April 2003, 16 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-924063-44-3 31,00 €/24,80 €*)

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Teil 8: Injektionsverfahren zur Abdichtung von Abwasserleitungen und -kanälen Merkblatt, August 2004, 14 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-924063-77-1 22,00 €/17,60 €*)

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Teil 9: Renovierung von Abwasserleitungen und -kanälen durch Wickelrohrverfahren Merkblatt, August 2004, 18 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-924063-83-2 29,00 €/23,20 €*)

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Teil 10: Noppenschlauchverfahren für Abwasserleitungen und -kanäle Merkblatt, Dezember 2006, 23 Seiten, DIN A4, ISBN 978-3-939057-52-9

30,00 €/24,00 €*)

*) Preis für fördernde DWA-Mitglieder Preise inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten.

Weitere Information und Bestellmöglichkeit: www.dwa.de/shop oder Kundenzentrum: 02242 872-333

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Dieses Arbeitsblatt gilt für die statische Berechnung von Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, die nach dem Rohrvortriebsverfahren mit gerader oder gekrümmter Linienführung, in nichtbindigen oder bindigen Böden (Lockerböden gemäß DIN EN 18319) mit statischer Kraft entsprechend dem Arbeitsblatt DWA-A 125 (gleichlautend mit DVGW-Merkblatt GW 304) eingebaut werden. Beim Vortrieb, vollständig oder teilweise im Festgestein, gibt es keine Standardlösungen, hier sind besondere Überlegungen anzustellen; zum Beispiel zum Ansatz geringerer Auflagerwinkel und der anzusetzenden Erdlast über dem Rohrscheitel. Die Berechnungsansätze und Werkstoffkennwerte beziehen sich auf Rohrwerkstoffe gemäß Anhang A dieses Arbeitsblattes. Für Rohre, die mit dynamischer Energie vorgetrieben werden, kann dieses Arbeitsblatt sinngemäß angewendet werden. Dies gilt – soweit nicht in diesem Arbeitsblatt erwähnt – auch bei entsprechender Anpassung für dem Rohrvortrieb verwandte Verfahren. Für Rohre, die innerhalb einer Vortriebsstrecke in offener Bauweise in Schächten oder Anschlussstrecken eingebaut werden, ist das Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127 maßgebend.

DWA-

Regelwerk

Zielgruppe des Arbeitsblattes sind die mit der statischen Berechnung von Vortriebsrohren und Planung von grabenlosen Baumaßnahmen befassten Fachleute in Kommunen, Verbänden, Planungsbüros und Behörden.

Arbeitsblatt DWA-A 161

Arbeitsblatt DWA-A 161 Statische Berechnung von Vortriebsrohren

ISBN 978-3-942964-88-3 Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 · 53773 Hennef · Deutschland Tel.: +49 2242 872-333 · Fax: +49 2242 872-100 E-Mail: [email protected] · Internet: www.dwa.de

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