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Diskretisierung des Rohr-Boden-Systems durch Zerlegung des umgebenden Bodens, des Mauerwerks und des Kanalsohlsteins in finite Elemente (Bild: Diskretisierung des Rohr-Boden-Systems durch Zerlegung des umgebenden Bodens, des Mauerwerks und des Kanalsohlsteins in Finite Elemente) |
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Grundsätzlich lassen sich drei Bereiche eines intakten Mauerwerks unterscheiden:
Die Ermittlung der Beanspruchungen (Druckspannungen) ohne Berücksichtigung … |
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Scheitelriss (Bild: FEM-Modell mit implementierten Schaden – hier Scheitelriss) Scheitelriss und einseitige Fugenkorrosion (Bild: FEM-Modell mit implementierten Schaden – hier Scheitelriss und einseitige Fugenkorrosion) Scheitelriss und beidseitige Fugenkorrosion (Bild: FEM-Modell mit implementierten Schaden – hier Scheitelriss und beidseitige Fugenkorrosion) |
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(Bild: Begehung Kanal) (Bild: Fragezeichen) (Bild: Icon Pfeil Nein) Falls erforderlich Abdichtungsmaßnahmen, Reparaturen (Bild: Zustandserfassung) (Bild: Fragezeichen) (Bild: Icon Pfeil Ja ) Auswahl und/oder Bemessung des Sanierungsverfahrens |
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(Tabelle: Erweiterte Sanierungsplanung) Schritt 5 - Art der Untersuchung
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Beispiel Schlauchliner: Berechnungsschritte bei der Dimensionierung des Sanierungsverfahrens Primärspannungszustand mit unbeschädigtem Rohr ↓ Implementierung der individuellen Schäden (Risse, Korrosion) ↓ Statische Berechnung für den Belastungszustand während der Sanierung (z.B. ohne Verkehrslast) ↓ Implementierung der Innenschale (hier: CIPP / Schlauch-Liner) ↓ Statische Berechnung für den endgültigen Belastungszustand inkl. Verkehrslast |
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(Bild: Diskretisierung des Rohr-Boden-Systems durch Zerlegung des umgebenden Bodens und des Mauerwerks in Dreieckselemente und des Schlauchliners in Balkenelemente)
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(Bild: Darstellung der Spannungspunkte (plastische Punkte) – Kennzeichnung der gerissenen Bereiche in Folge von Zugspannnungen durch Erd- und Verkehrslasten (schwarzer Punkte) – Rote Punkte zeigen plastifizierte Bodenbereich infolge von Druckspannungen ) Berechnungsablauf am Beispiel eines Schlauch-Liners Die erste Berechnung erfolgt als Kontinuum (ohne Risse). Es entstehen Zugspannungen, die in (alten) Mauerwerkskanälen nicht zulässig sind. Die Elemente … |
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Ergebnisse: Verlauf der Druckspannungen in vertikaler Richtung am Beispiel eines Schlauchliners Im Boden sind die vertikalen Druckspannungen im Scheitel größer als im Bodenbereich seitlichen neben dem Kämpfer → Lastkonzentration im Scheitel. (Bild: Verlauf der Druckspannungen in vertikaler Richtung sowohl im Boden als auch im Kanalquerschnitt) Ergebnisse: Verlauf der Druckspannungen in horizontaler Richtung am Beispiel eines Schlauchliners Die horizontalen … |
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Darstellung der Schnittkräfte (Beanspruchungen) im Liner – Normalkräfte am Beispiel eines Schlauchliners (Bild: Darstellung der Schnittkräfte (Beanspruchungen) im Liner – Normalkräfte) Darstellung der Schnittkräfte (Beanspruchungen) – Biegemomente am Beispiel eines Schlauchliners (Bild: Darstellung der Schnittkräfte (Beanspruchungen) – Biegemomente) |
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03.03.2020 Untersuchung: Geotechnische Untersuchungen Durchgehende Gewinnung von Bodenproben mittels Bohrverfahren Die Bohrverfahren mit durchgehender Gewinnung von Proben werden in DIN EN ISO 22475-1 als „Vorgang, bei dem die Proben mit den Bohrwerkzeugen beim Bohren gewonnen werden“, definiert. [ENISO22475:2007] Das Ziel von Untersuchungsbohrungen ist die Entnahme möglichst ungestörter Gesteins- bzw. Bodenproben zur Gewinnung von repräsentativen Informationen über die Baugrundverhältnisse. Das Bohrwerkzeug selbst dient als Entnahmegerät. Hierzu zählen unter anderem … |
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03.03.2020 Untersuchung: Geotechnische Untersuchungen Durchgehende Gewinnung von Bodenproben mittels Bohrverfahren Aufschlussbohrungen können auch zur Beobachtung des Grundwassers hinsichtlich der Lage, Qualität und Quantität wasserführender Schichten bzw. als Grundwassermessstellen (Beobachtungspegel) genutzt werden. (Bild: Grundwasserverhältnisse in geschichteten Baugrund in Anlehnung an [Lauma83]) (Bild: Grundwassermessstelle) Grundwassermessstellen haben sich nach [AGI94b] auch als Prüfverfahren zum Nachweis der Dichtheit von Kanälen bewährt. Bei Kanälen unterhalb … |
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03.03.2020 Untersuchung: Geotechnische Untersuchungen Durchgehende Gewinnung von Bodenproben mittels Bohrverfahren Darüber hinaus bieten Bohrungen auch die Möglichkeit der Gewinnung von Proben für Bodenluftanalysen zur Beurteilung der Dichtheit von Kanälen. Für die Analyse kommen verschiedene Methoden wie z. B. Spektralanalysen von Gasproben im Labor mit Hilfe eines Chromatographen oder die Untersuchung vor Ort mit einem tragbaren Photoionisationsdetektor (PID) in Frage [AGI94b]. Als Indikatoren für undichte Kanäle können O2, CO2, H2S, CH4 und N2 genutzt werden. … |
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Indirekte Aufschlüsse sind „Aufschlüsse, die durch Korrelation zwischen physikalischen Messgrößen und boden- bzw. felsmechanischen Kenngrößen Rückschlüsse auf den Baugrund ermöglichen“ [DIN4020:2010]. Zu den indirekten Aufschlussverfahren zählen:
Wichtig: Eine direkte Zuordnung der mit diesen Aufschlussverfahren gewonnenen Messergebnisse zu Baugrundkennwerten ist nicht möglich. … |
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Nach DIN 4094-1 „Baugrund – Felduntersuchungen – Drucksondierungen“ bezeichnet der Begriff Sondierung ein „indirektes Baugrundaufschlussverfahren in Böden durch ein in der Regel lotrechtes Einbringen einer Sonde zur Bestimmung von geotechnischen Kenngrößen“ [DIN4094-1:2002]. Man unterscheidet zwischen (dynamischen) Ramm-, (statischen) Druck- und Zug-, Dreh- bzw. Flügelsondierungen [Reute92] [Weiß96a]. (Bild: Einsatz einer Rammsonde in situ) (Bild: … |
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Bei Sondierungen wird eine Sonde je nach Gerät in den Baugrund geschlagen (Rammsondierung) bzw. gedrückt (Drucksondierung) oder in einer bestimmten Tiefe um ihre Längsachse gedreht (Flügelsondierung). Aus der Größe bzw. der Änderung des – im Einzelfall noch zu definierenden – Eindringwiderstands (Sondierwiderstandes) bei fortschreitender Tiefe kann z. B. auf die Festigkeit bzw. den Verdichtungsgrad einer Schicht und auf Schichtwechsel sowie deren … |
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Der Flügelscherversuch dient zur Bestimmung der Scherfestigkeit (Kohäsion) eines wassergesättigten, undrainierten sowie bindigen und organischen Bodens. Gemessen wird der Widerstand gegen das Drehen eines Flügels in situ. Der Flügelscherversuch ist mit einem rechtwinkligen Flügel auszuführen, der aus vier Schneiden besteht, die um 90° gegeneinander versetzt sind, und der bis zu der gewünschten Tiefe eingedrückt und anschließend gedreht wird. Je höher … |
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Beim Rammsondieren (Dynamic Probing DP), dem am meisten eingesetzten Sondierverfahren, wird eine Sonde mit festgelegter Energie in den Boden gerammt. Aufgenommen wird die Schlagzahl, die für eine festgelegte Eindringtiefe notwendig ist. Aus der Schlagzahl lassen sich Rückschlüsse auf die Lagerungsdichte des Baugrundes ziehen. Üblicherweise wird die Anzahl der Schläge pro 10 cm bzw. 20 cm Eindringtiefe (Schlagzahl N10 bzw. N20) in ein Messprotokoll … |
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Grundsätzlich werden 4 Arten von Rammsondierungen unterschieden. Sie werden in der Tabelle in Abhängigkeit ihrer Größe und weiterer Charakteristika in leichte (DPL), mittelschwere (DPM), schwere (DPH) und superschwere Rammsonde (DPSH) unterschieden. (Tabelle: Arten der Rammsondiergeräte) |
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Bei der Bewertung von Schlagzahlen müssen folgende Punkte nach [DINEN1997-1:2014] berücksichtigt werden:
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Vergleich Rammsondierung (DPH) mit einem Standard Penetration Test (SPT) Das Bild zeigt den Vergleich einer Rammsondierung (Dynamic Probing Heavy DPH) mit einem Standard Penetration Test (SPT). Deutlich ist die Zunahme des Eindringwiderstandes durch Mantelreibung bei der schweren Rammsonde (DPH) im Gegensatz zur Standardsonde (SPT) zu erkennen. (Bild: Vergleich des Eindringwiderstandes der schweren Rammsonde (DHP) und der Standardsonde (SPT) [DIN4094-… |
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Zusammenhang zwischen Spitzendruck, Schlagzahl, Konsistenz und Lagerungsdichte des Bodens Den Zusammenhang zwischen dem Spitzendruck qc der Drucksonde CPT-E, den Schlagzahlen N10 der Rammsonden DPL, DPM sowie DPH (Tabelle 1) und der Konsistenz bindiger Böden bzw. der Lagerungsdichte nichtbindiger Böden nach Placzek gibt Tabelle 2 wieder [Placz85]. (Tabelle: Zusammenhang zwischen der Konsistenz bindiger Böden, der undrainierten Scherfestigkeit cu und … |
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Der Aufbau und die Eigenschaften des Baugrundes und der Grundwasserverhältnisse können insbesondere bei Linienbauwerken (wie Ver- und Entsorgungsleitungen) wirtschaftlich nur stichprobenartig erkundet werden. Der Umfang einer ingenieurgeologischen Untersuchung muss immer im Verhältnis zur durchzuführenden Maßnahme stehen. So können beispielsweise für eine Erneuerung einer Leitung mit einem Berstverfahren über kurze Entfernungen und in künstlich aufgeschüttetem … |
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[EN1997-2:2012] |
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