Güteschutz Kanalbau

August 2017

Kontrolle der Lastannahmen: Rohrstatik – Rohreinbau, Teil 2Voraussetzung für langlebige Rohre und Kanäle

Während und nach dem Rohreinbau muss das Tragwerksystem Rohr/Boden vorhandene und zukünftige Belastungen mit aus-reichender Sicherheit aufnehmen können. Dieses Tragwerksys-tem ist durch den Planer vorzugeben. Die Randbedingungen der Maßnahme, die Einfluss auf das Tragwerksystem haben, sind im sogenannten Objektfragebogen zu definieren. Auf Basis dieser Vorgaben wird vom Rohrhersteller die Rohrstatik erstellt.

Der vorliegende Beitrag behandelt das Zusammenwirken von Bettung, Bauteil und Verfüllung als Grundlage für die Stand- und Betriebssicherheit von Rohrleitungen. Nachdem in Teil 1 des Beitrages der Einfluss aus Bodenart, Verkehrslast, Überschüttung und Rohrwerkstoff beschrieben wurde, werden in Teil 2 Überschüttungs- und Einbaubedingungen definiert so-wie der Einfluss des Grabenverbaus beschrieben.

Sicherstellung der Planungsentscheidungen

Häufig wird in der Praxis dem Unternehmer einerseits ein be-stimmtes Rohr vorgegeben und andererseits freigestellt, wel-chen Baugrubenverbau er einsetzt. Da die Rohrbelastung durch die Art des Baugrubenverbaus maßgeblich beeinflusst wird, ist die berechnete Rohrstatik unter Umständen hinfällig. Daher sieht das Regelwerk vor, dass der Verbau vom Planer vorzuge-ben ist (VOB Teil C: DIN 18303:2016-09).

Neben dem Grabenverbau sind folgende Faktoren für die Rohrbelastung bedeutsam:

• Grabenbreiteund-tiefe(ggf.zubeachten: Differenz zwischen Planung und Ausführung)

• Grabenform• ArtderEntfernungdesGrabenverbaus• VerdichtungsgradinLeitungszoneundHauptverfüllung• RohrbettungundGrabensohle• BaustellenverkehrundzeitweiseBelastung• Bodenart,BodenkennwerteundBeschaffenheit• Grundwasserstand• weitereRohrleitungenimGraben

Zum Nachweis des Tragwerksystems ist folgende Vorgehens-weise vorgesehen (DWA A-139, Abschnitt 4.2):

• DerAuftraggeber/PlanergibtdasTragwerksystemvor.• DieLastannahmenmüssenbekanntsein.Hierzugehörenu.a.Art undWeise derBaugrubenausbildung, desVerbaues, derBettungsschichten,derSeitenverfüllung,derAbdeckung,derBauzustände.DiesemüssenineinenObjekt-Fragebogen,z.B.nachArbeitsblattATV-DVWK-A127,eingetragenwerden.

• DieGrabenbreitemussmindestensentsprechendderTabellen1bzw.2derDINEN1610festgelegtundderstatischeNach-weisnachArbeitsblattATV-DVWK-A127geführtwerden.

• DieFreigabeerfolgtdurchdenBauherrenodereinenvonihmBeauftragten,ggf.unterBeteiligungderFachplaner.

Hinzu kommt: Bei Änderungen müssen deren Auswirkungen auf dasTragverhaltenüberprüftwerdenunddie Lastannah-mengegebenenfallsandiegeändertenBedingungenangepasstwerden.

Einflussgröße Überschüttungsbedingungen

Die Überschüttungsbedingungen berücksichtigen die Graben-verfüllungoberhalbder Leitungszoneund sind imWesentli-chen vom gewählten Grabenverbau abhängig. Die Wahl der Überschüttungsbedingung ist maßgebend für die Rohrstatik. Deshalb ist sicherzustellen, dass diese mit den Randbedingun-gen vor Ort übereinstimmt. Es werden vier Überschüttungsbe-dingungen unterschieden:

• A1:LagenweisegegendengewachsenenBodenverdichteteGrabenverfüllung (ohne Nachweis des Verdichtungsgra-des); gilt auch für Trägerbohlwände (Berliner Verbau).

• A2:SenkrechterVerbaudesRohrgrabensmitKanaldielen,dieerstnachdemVerfüllengezogenwerden.Verbauplattenoder -geräte, die bei der Verfüllung des Grabens schrittwei-se entfernt werden. Unverdichtete Grabenverfüllung. Ein-spülenderVerfüllung(nurgeeignetbeiBödenderGruppeG1).

• A3: Senkrechter Verbau desRohrgrabensmit Spundwän-den,Leichtspundprofilen,Holzbohlen,Verbauplattenoder-geräten, die erst nach dem Verfüllen entfernt werden.

Abb.1: Das Zusammenwirken von Bettung, Bauteil und Verfüllung ist Grundlage für die Stand- und Betriebssicherheit von Rohrlei-tungen. Abbildung: Güteschutz Kanalbau

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• A4:LagenweisegegendengewachsenenBodenverdichteteGrabenverfüllung mit Nachweis des nach ZTVE-StB erfor-derlichen Verdichtungsgrades; gilt auch für Trägerbohlwän-de (Berliner Verbau). Die Überschüttungsbedingung A4 ist nichtanwendbarbeiBödenderGruppeG4.

Für die Überschüttungsbedingung A4 (günstigste Bedingung) wird ein Verdichtungsgrad von 97 % DPr notwendig. Erfahrun-genderdurchdieRAL-GütesicherungbeauftragtenPrüfingeni-eurezeigen,dassentsprechendeNachweisevomAuftraggeberin der Regel nicht geprüftwerden. Hier besteht erheblichesVerbesserungspotenzial.

Einflussgröße Einbettungsbedingungen

Die Einbettungsbedingungen berücksichtigen die Einflüsse ausderEinbettungdesRohresinderLeitungszone.DieDefi-nition der diesbezüglichen Einbettungsbedingungen B1 bis B4 entspricht sinngemäß den ÜberschüttungsbedingungenA1 bis A4, also:

• B1:LagenweisegegendengewachsenenBodenbzw.lagen-weise in der Dammschüttung verdichtete Einbettung (ohne Nachweis des Verdichtungsgrades); gilt auch für Träger-bohlwände (Berliner Verbau).

• B2: Senkrechter Verbau innerhalb der Leitungszone mit Kanaldielen,diebiszurGrabensohlereichenunderstnachder Verfüllung und Verdichtung gezogen werden. Verbau-plattenund-geräteunterderVoraussetzung,dassdieVer-dichtung des Bodens nach dem Ziehen des Verbaus erfolgt.

• B3: Senkrechter Verbau innerhalb der Leitungszone mitSpundwänden oder Leichtspundprofilen und Verdichtunggegen den Verbau, der bis unter die Grabensohle reicht.

• B4:LagenweisegegendengewachsenenBodenbzw.lagen-weise in der Dammschüttung verdichtete Einbettung mit Nachweis des nach ZTVE-StB erforderlichen Verdichtungs-grades(nichtanwendbarbeiBödenderGruppeG4).

Einflussgröße Grabenverbau

Durch die Vorgabe der Einbettungs- und Überschüttungsbedin-gungen wird in der Statik z. B. der Einfluss der Grabensiche-rung auf die Belastung der Rohre berücksichtigt. Zur Veran-schaulichung des Einflusses ist in Abbildung 2 die mögliche Überdeckungshöhe in Abhängigkeit von der gewählten Gra-bensicherung dargestellt.

Einflussgröße Silowirkung

Die Erdlasten werden als Bodenspannung in der Ebene desRohrscheitels berechnet. Die möglicherweise entstehenden Rei-bungskräfte zwischen Grabenverfüllung und Grabenwand kön-nen unter bestimmten Randbedingungen zur Entlastung dieser Spannungenführen(horizontalerErddruck).Siewerdeninderstatischen Berechnung berücksichtigt.

Diese Berechnungsmethode ist jedoch nur ansetzbar, wenn die Grabenwände auf Dauer erhalten bleiben (ATV-DVWK-A127). In der Praxis kann dies jedoch vom Unternehmen nicht sichergestellt werden, da es zukünftige Bautätigkeiten im Be-reichdesKanalgrabensnichtbeeinflussenkann.AuchfürdenAuftraggeber ist eine solche Zusage nur eingeschränkt möglich.

FazitDie Bedeutung der im Vorfeld getroffenen Annahmen für die Rohrstatik wird in der Praxis häufig unterschätzt. Nur wenn si-chergestellt ist, dass die Eingangsgrößen der Rohrstatik den GegebenheiteninderPraxisentsprechenoderaufdersicherenSeite liegen, ist die Rohrstatik für die konkrete Maßnahme re-levant.

Die Übereinstimmung der Annahmen in der Statik mit den tatsächlichenEinbaubedingungenistdaherzuprüfen.InDWA-A 139, Abschnitt 4.2 heißt es: DiestatischenNachweisederRoh-re nach Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127 und der Sicherung derBaugrube(sieheDIN4124)müssenvorliegenundaufderBau-stelleinhaltlichbekanntsein.

Im Rahmen der Eigenüberwachung der Unternehmen mit GütezeichenKanalbauRAL-GZ961werdenArbeitshilfenzurVerfügung gestellt, mit denen systematisch die Übermittlung der Sollwerte auf die Baustelle, die Dokumentation der Istwer-te sowie der Abgleich von Soll/Ist erfolgen kann. Die Durchfüh-rungder Eigenüberwachungund insbesonderedieKontrollederLastannahmenwerdendurchdiePrüfingenieurebeidenBaustellenbesucheninnerhalbderRAL-Gütesicherunggeprüft.

RAL-GütegemeinschaftGüteschutzKanalbauPostfach1369,53583BadHonnefTel:02224/9384-0,Fax:02224/9384-84E-Mail:info@kanalbau.comwww.kanalbau.com

Abb. 2: Einfluss der gewählten Grabensicherung auf die maximal mögliche Überdeckungshöhe hü. Abbildung: Technisches Handbuch der Fachvereinigung Beton- und Stahlbetonrohre e.V.