1 RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM Fakultät für Bauingenieurwesen Lehrstuhl für Grundbau und Bodenmechanik Prof. Dr.-Ing.habil. Th. Triantafyllidis Verfüllmaterialien im Rohrleitungsbau – Bettungseigenschaften I. Arsic, D. König, T. Triantafyllidis F+E-Projekt “Ausführungsrisiken beim Einsatz von Bettungs- und Verfüllmaterialien im Rohrleitungsbau“ gefördert durch Ministerium für Umwelt Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW (MUNLV) Kooperation des LS für Grundbau u. Bodenmechanik der RUB mit dem IKT Zusammenarbeit mit Netzbetreibern: Tiefbauamt Dortmund, Stadtentwässerungsbetrieb Düsseldorf, Emschergenossenschaft Essen, Stadtwerke Essen, Stadtentwässerungsbetriebe Köln
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Verfüllmaterialien im Rohrleitungsbau – Bettungseigenschaften · F+E-Projekt “Ausführungsrisiken beim Einsatz von Bettungs- und Verfüllmaterialien im Rohrleitungsbau“ gefördert
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RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM
Fakultät für BauingenieurwesenLehrstuhl für Grundbau und BodenmechanikProf. Dr.-Ing.habil. Th. Triantafyllidis
Verfüllmaterialien im Rohrleitungsbau –Bettungseigenschaften
I. Arsic, D. König, T. Triantafyllidis
F+E-Projekt “Ausführungsrisiken beim Einsatz von Bettungs- und Verfüllmaterialien im Rohrleitungsbau“
gefördert durch Ministerium für Umwelt Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW (MUNLV)
Kooperation des LS für Grundbau u. Bodenmechanik der RUB mit dem IKT
• Ausführung der Bettung wesentlich für Wirtschaftlichkeit einer bKanalbaumaßnahme
• Einzelne Netzbetreiber setzen verschiedene innovative Bettungsmittel ein
Zielstellung:
• Vergleich der Bettungseigenschaften verschiedener Bettungsmittel
Einführung
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Fakultät für BauingenieurwesenLehrstuhl für Grundbau und BodenmechanikProf. Dr.-Ing.habil. Th. Triantafyllidis
Versuche im Maßstab 1:1 unter idealen Einbaubedingungen
• Versuchsaufbau
• Messtechnik
• Versuchsablauf
Darstellung der Versuchsergebnisse
Bewertungsmatrix der Bettungsmittel
Vorgehensweise
• In Zusammenarbeit mit Netzbetreibern Marktanalyse der zur Zeit erhältlichen Bettungsmittel und eingrenzende Auswahl
• Auf Basis bodenmechanischer Laborversuche (z.B. Verdichtbarkeit)Charakterisierung marktüblicher Bettungsmittel
• Einteilung der Bettungsmittel in drei Gruppen: 1. “granulare“
2. “bindige“
3. “flüssige“
• Zusammen mit den Netzbetreibern Auswahl von 5 Bettungsmitteln
• Die Auswahlkriterien der Bettungsmittel waren:
1. Repräsentanz der jeweiligen Gruppe
2. Innovative Bettungsmittel
Auswahl repräsentativer Bettungsmittel
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KSG 0-8Kies-Sand-Gemisch
MGM 0-16Dywidag-Mineralgemisch
EKB 0-8EKA Bett
RSS 0-32RSS®-Flüssigboden
WBM 0-16Weimarer Bau-Mörtel
Auswahl von Bettungsmitteln
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Vorgehensweise
Auswahl repräsentativer Bettungsmittel
Versuche im Maßstab 1:1 unter idealen Einbaubedingungen
• Versuchsaufbau
• Messtechnik
• Versuchsablauf
Darstellung der Versuchsergebnisse
•Phase 1 Zustand nach Einbau
•Phase 2 Veränderung durch Dielenziehen
Bewertungsmatrix der Bettungsmittel
•Bettung
•Rohrbeanspruchung
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Grundriss Großversuchsstand mit 5 Kammern
Versuchsaufbau
verfüllte Kammer
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Druckkissen
Rohr
Spundwand
Überschüttung
Bettungsmittel
Sand-Kies
KammerwandMessstern DMS
Neuartige Lastplattendruckversuche aus dem Rohr heraus liefern direkten Aufschluss über Bettung der
Rohre in der Leitungszone.
Versuchsaufbau
LängsschnittQuerschnitt
ca. 1,70 m
ca. 3,0 m
Druckmessfolien
Stahlrohr DN 800
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hydrauliccylinder
Lastplatte
Hydraulikzylinder
Z1
Z2
Z3Z4
Z5
Rohr
Messtechnik
Lastplatte
Hydraulik-druck
Wegmessung
Aufbau Messstern Ermittlung der Steifigkeit des am Rohr anliegenden Bettungsmittels durch Aufbringen von Spannung und Messen der Setzung (Lastplattendruckversuch) in drei Bereichen:
•Rohrscheitel Z1•Rohrkämpfer Z2/Z5•Zwickel Z3/Z4
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Phase 2Phase 1 Phase 3 Phase 4 Phase 5
Druckkissen
Rohr
Spundwand
Überschüttung
Bettungsmittel
Sand-Kies
Kammerwand
Einbau Ziehen SpW zyklische/statische Belastung
Änderung Grundwasser-spiegel
Simulation Sackung
Hydraulik-zylinderVerbauspur Wasserstand
Ablassen Druckkissen
Versuchsablauf
5 Phasen des Versuchsablaufs
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Versuchsablauf
Druckkissen
Rohr
Spundwand
Überschüttung
Sand-Kies
Kammerwand
Einbau
“flüssige“ Bettungsmittel
Einbau Schüttgüter nach DIN 1610
Auftriebssicherung “flüssige“ Bettungsmittel
Einbau “flüssige“ Bettungsmittel mit Bombe
verfüllte Kammer Ende Phase 1
Druckkissen
Rohr
Spundwand
Überschüttung
Bettungsmittel
Sand-Kies
Kammerwand
Ziehen der Spundwände
Druckkissen
Rohr
Spundwand
Überschüttung
Bettungsmittel
Sand-Kies
Kammerwand
Ziehen der Spundwände
Ziehen SpW Phase 2
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Vorgehensweise
Auswahl repräsentativer Bettungsmittel
Versuche im Maßstab 1:1 unter idealen Einbaubedingungen
• Versuchsaufbau
• Messtechnik
• Versuchsablauf
Darstellung der Versuchsergebnisse
•Phase 1 Zustand nach Einbau
•Phase 2 Veränderung durch Dielenziehen
Bewertungsmatrix der Bettungsmittel
•Bettung
•Rohrbeanspruchung
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Auch unter Idealbedingungen kann die geforderte Verdichtung im Zwickelbereich bei Schüttgütern nicht sichergestellt werden
Auf unterschiedliche Belastungszustände reagieren Schüttgüter mit Bettungsverlust /-minderung
Flüssige Bettungsmittel bewirken eine gleichmäßige Spannungsverteilung am Rohrumfang, die bei unterschiedlichen Belastungszuständen erhalten bleibt
Bei keinem der Bettungsmittel wurden die Bemessungsspannungen nach ATV-DVWK-A 127 überschritten
Geringe Rohrbeanspruchung bei fließfähigen Bettungsmitteln sind in der ATV-DVWK-A 127 nicht berücksichtigt und können zu unwirtschaftlicher Bemessung führen
Zusammenfassung
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Fakultät für BauingenieurwesenLehrstuhl für Grundbau und BodenmechanikProf. Dr.-Ing.habil. Th. Triantafyllidis
Eingliederung der fließfähigen Bettungsmittel in die Bemessung nach ATV-DVWK-A 127:
Auftriebssicherung
Rohrauflager
Logistik (Ziehen Verbau)
Reduktion der Grabenbreite ?
Aushärtung (Überfahrbarkeit, Spatenlösbarkeit)
Prüfverfahren zum Nachweis der Eigenschaften der Bettungsmittel im flüssigen und ausgehärteten Zustand
Baubegleitendes Qualitätssicherungskonzept
in-situ und Laborversuche
offene Fragen &
geplante Vorgehensweise
mittelformatiger Modellversuch
FE-Berechnungen
Methoden sammeln
statische Systeme ableiten
FE-Berechnungen
ggf. Bemessungsansatz
Entwicklung aus in-situ Beobachtungen und gesamten Untersuchungsprogramm
Anwendung vorhandener ggf. Entwicklung neuer Prüfmethoden