Betonrohre

Bild 1.7.7.1-1:

Gebräuchliche Querschnitte und Abmessungen von Betonrohren um 1918 [Braub25]

In den ersten Anfängen umfaßte das Fertigungsprogramm Betonrohre mit Kreisquerschnitt mit und ohne Fuß im Nennweitenbereich von 75 mm bis 1000 mm sowie Rohre mit Eiquerschnitt verschiedener Formen und Abmessungen von 200/300 bis 1000/1500.

(Bild 1.7.7.1-1) zeigt um 1912 gebräuchliche Formen, die bei kleineren Nennweiten in einem Stück und bei größeren aus Transportgründen auch 2- bis 4-teilig ausgeführt wurden [Büsin12] .

Die Wanddicke "s" der Betonrohre wurde erstmals in der DIN 4032 Blatt 1, April 1959 [DIN4032:1981/59] genormt. Bis dahin richtete man sich bei der Festlegung der Wanddicke weitgehend nach folgenden Faustformeln [Frühl10] [Braub25] :

Rohre mit Kreisquerschnitt und Fuß sowie gleichmäßiger Wanddicke:

bis DN 600 : s = d/10 + 15 mm bis d/10 + 20 mm
> DN 600 : s = d/10
(d = Rohrinnendurchmesser in mm).

Rohre mit Eiquerschnitt erhielten im Scheitel eine größere Wanddicke als in den Kämpfern.

Bild 1.7.7.1-2:

Abmessungen von Kanalrohren aus Beton in Dresden um 1910 [Büsin12]

Bei den Dresdener Kanalbauten waren um 1910 [Frühl10] bei Eiquerschnitten bis d = 1000 mm folgende Abmessungen vorgeschrieben (Bild 1.7.7.1-2) :

Wanddicken
Scheitel s = 0,185 d
Kämpfer s = 0,1 d + 20 mm
Sohle s = 0,14 d + 15 mm
Sohlenbreite 0,6 d + 30 mm.

Die von Dyckerhoff & Widmann hergestellten Betonrohre wichen in ihren Abmessungen etwas ab. Die Rohre mit Kreisquerschnitt erhielten im Scheitel eine etwas größere Wanddicke als im Kämpfer; die Rohre mit Eiquerschnitt besaßen im Scheitel eine Wanddicke von etwa s = 0,17 d [Frühl10] .

Nach und nach erweiterte man das Fertigungsprogramm auf andere Querschnittsformen, z.B. Rechteckquerschnitte oder Keilrohre (Bild 1.7.7.1-3) . Diese zur Aufnahme höherer Belastungen im Scheitel verstärkten Rohre wurden als sogenannte Atlasrohre hergestellt (Bild 1.7.7.1-4) . Gegenüber den ersten Anfängen werkmäßiger Rohrfertigung haben sich einige Änderungen und Vervollkommnungen herausgebildet, wobei die Grundformen erhalten geblieben sind.

Bild 1.7.7.1-3:

Keilrohre System Hüser (1905) in Anlehnung an [Braub25] [Quelle: STEIN Ingenieure GmbH]

Bild 1.7.7.1-4:

Atlasrohr EF-F 1400/2100 (Dyckerhoff & Widmann AG, 1986) [FI-Dywidb]

Seit der Ausgabe im Juli 1973 unterscheidet die DIN 4032 [DIN4032:1981/59] Betonrohre und -Formstücke mit kreisförmigen (Tabelle 1.7.7.1-1) und eiförmigen (Tabelle 1.7.7.1-2) Abflußquerschnitten oder Sonderquerschnitten. Sie werden ohne oder mit Fuß, mit Muffe oder Falz, mit normaler oder - für kreisförmige Rohre - mit verstärkter Wanddicke hergestellt. Sonderformen mit Wanddicken und Scheiteldruckkräften entsprechend den statischen Erfordernissen sind zulässig (Bild 1.7.7.1-4) .

Tabelle 1.7.7.1-1:

Betonrohre mit Kreisquerschnitt nach DIN 4032 [DIN4032:1981/59]

Nenn− weite	d₁		Abweichung der Parallelität der Stirnflächen	Mindestwanddicken¹⁾							Fußbreite

Betonrohr mit Kreisquerschnitt ohne Fuß, wandverstärkt (KW), mit Muffe (M)					Betonrohr mit Kreisquerschnitt mit Fuß, wandverstärkt (KW), mit Muffe (M)

Betonrohr mit Kreisquerschnitt ohne Fuß (K), mit Falz (F)					Betonrohr mit Kreisquerschnitt mit Fuß (KF), mit Falz (F)
Nenn− weite	d₁			K	KF		KW	KFW			f
DN		zul. Abw.		s₁	s₁	s₂ und s₃	s₁	s₁	s₂	s₃	≈
100	100	±2	3	22	22	22	−	−	−	−	80
150	150	±2	3	24	24	24	−	−	−	−	120
200	200	±3	4	26	26	26	−	−	−	−	160
250	250	±3	4	30	30	30	−	−	−	−	200
300	300	±4	5	40	40	40	50	50	50	65	240
400	400	±4	6	45	45	45	65	50	65	90	320
500	500	±5	6	50	50	60	85	70	85	110	400
600	600	±6	8	60	60	70	100	85	100	130	450
700	700	±6	8	70	70	80	115	100	115	150	500
800	800	±7	10	75	75	90	130	115	130	170	550
900	900	±7	10	−	−	−	145	130	145	195	600
1000	1000	±8	12	−	−	−	160	145	160	215	650
(1100)	1100	±8	12	−	−	−	175	160	175	240	680
1200	1200	±10	14	−	−	−	190	170	190	260	730
(1300)	1300	±10	14	−	−	−	205	185	205	280	780
1400	1400	±10	16	−	−	−	220	200	220	300	840
(1500)	1500	±10	16	−	−	−	235	215	235	320	900
Eingeklammerte Nennweiten möglichst vermeiden. Die Mindestwanddicken von Sonderformen DN 900 bis DN 1500 dürfen 1⁄10 der Kenngröße der Nennweite in mm nicht unterschreiten. ¹⁾ Für Rohre DN 100 bis DN 200 mit Muffenmaßen nach Tabelle 3 gelten die dort angegebenen Wanddicken.

Tabelle 1.7.7.1-2:

Betonrohre mit Eiquerschnitt nach DIN 4032 [DIN4032:1981/59]

Nennweite	d₁⁄h		Abweichung der Parallelität der Stirnflächen	Mindestwanddicken			Fußbreite

Betonrohr mit Eiquerschnitt mit Fuß (EF), mit Muffe (M)				Betonrohr mit Eiquerschnitt mit Fuß (EF), mit Falz (F)
DN		zul. Abw. d₁ und h	Abweichung der Parallelität der Stirnflächen	s₁	s₁	s₁	f ≈
500⁄750	500⁄750	±5	6	64	84	84	320
600⁄900	600⁄900	±6	8	74	98	98	375
700⁄1050	700⁄1050	±6	8	84	110	110	430
800⁄1200	800⁄1200	±7	10	94	122	122	490
900⁄1350	900⁄1350	±7	10	102	134	134	545
1000⁄1500	1000⁄1500	±8	12	110	146	146	600
1200⁄1800	1200⁄1800	±10	14	122	160	160	720

Es bezeichnet
K Betonrohr mit Kreisquerschnitt ohne Fuß (1939)
KW Betonrohr mit Kreisquerschnitt ohne Fuß, wandverstärkt (1973)
KF Betonrohr mit Kreisquerschnitt mit Fuß (1923)
KFW Betonrohr mit Kreisquerschnitt mit Fuß, wandverstärkt (1973)
EF Betonrohr mit Eiquerschnitt mit Fuß (1923).

Die Ausführung der Betonrohre mit Muffe oder Falz wird durch Anfügen von - M für Muffe und - F für Falz bezeichnet. Den Zeitpunkt der erstmaligen Normung gibt die jeweils in Klammern angeführte Jahreszahl an. Die Einführung der wandverstärkten Rohre erfolgte bereits früher im Jahre 1965 durch die "Vorläufige Richtlinie für Betonrohre mit erhöhten Wanddicken" des Bundesverbandes Deutsche Beton- und Fertigteilindustrie e.V. (BDB).

Die Baulänge der Betonrohre betrug vorwiegend 1000 mm, in Einzelfällen bei Nennweiten über 800/1200 aus Gewichtsgründen auch 500 mm bis 800 mm [Frühl10] .

Nach DIN 4032, Juli 1939, konnten Rohre von 1000 mm Nennweite und darüber auch in Baulängen unter 1000 mm ausgeführt werden. Eine Überschreitung dieses Maßes ließ erstmalig die Ausgabe April 1959 [DIN4032:1981/59] zu, wobei die Baulänge durch 500 teilbar sein mußte. Heute werden in großem Umfang Rohre mit 2000 mm und 2500 mm Baulänge hergestellt [BDB78] .

Die Tragfähigkeit von Betonrohren kann über die Betonqualität und die Wanddicke beeinflußt werden.

Die ersten Tragfähigkeitsreihen wurden vom Deutschen Betonverein im Jahre 1910 "Tabelle über die Mindesttraglast von Zementrohren für kreis- und eiförmige Rohre mit Fuß" veröffentlicht (Tabelle 1.7.7.1-3) .

Tabelle 1.7.7.1-3:

Mindesttraglasten von Zementröhren. Aufgestellt vom "Deutschen Betonverein" im Jahre 1910 [Büsin12]

Kreisförmige Röhren		Eiförmige Röhren		Kreisförmige Röhren		Eiförmige Röhren
Lichtweite in mm	Bruchlast in kg für 1 m	Lichtweite in mm	Bruchlast in kg für 1 m	Lichtweite in mm	Bruchlast in kg für 1 m	Lichtweite in mm	Bruchlast in kg für 1 m
200	2000	200⁄300	3000	500	3000	600⁄900	3800
250	2200	250⁄375	3000	600	3000	700⁄1050	3800
300	2500	300⁄450	3000	700	3000	800⁄1200	4200
350	2800	350⁄525	3200	800	3000	900⁄1350	4400
400	2800	400⁄600	3400	1000	3000	1000⁄1500	4400
450	2900	500⁄750	3400

Bild 1.7.7.1-5:

Veränderung der Scheiteldruckkraft von Betonrohren von 1910 bis 1981

Auffällig ist die Begrenzung der Bruchlast auf 3000 kg bei kreisförmigen Betonrohren > DN 500. In diesem Nennweitenbereich wurde die Wanddicke nicht entsprechend dem Durchmesser verstärkt, um den Transport und den Einbau nicht durch ein zu hohes Gewicht zu erschweren [Büsin12] .

Die im Juli 1939 erschienene DIN 4032 enthielt zwei Güteklassen für die Betonrohre und damit auch für die Scheiteldruckkräfte (Bild 1.7.7.1-5) , wobei für den Einsatz in Kanalisationen vornehmlich die Güteklasse I empfohlen wurde.

Diese Aufteilung wurde in die DIN 4032 (04.59) [DIN4032:1981/59] nicht mehr übernommen. Als Scheiteldruckkraft galten die Werte der ehemaligen Güteklasse I.

Auch in den Folgeausgaben der DIN 4032, Juli 1973 und Januar 1981 [DIN4032:1981/59] , basieren die Scheiteldruckkräfte für Betonrohre mit Kreisquerschnitt bis DN 800 auf diesen Werten. Die Scheiteldruckkräfte für Betonrohre mit Eiquerschnitt wurden gegenüber den Angaben Juli 1939 und April 1959 [DIN4032:1981/59] erhöht (Bild 1.7.7.1-5) .

Neu erfaßt wurden in der Ausgabe Juni 1973 die Scheiteldruckkräfte für Rohre mit Kreisquerschnitt, wandverstärkt im Nennweitenbereich DN 300 bis DN 1500 (Bild 1.7.7.1-5) .

Die Tragfähigkeitsreihen zeigen eine nahezu lineare Abhängigkeit der Scheiteldruckkraft von der Nennweite. Die Ausgleichsgerade für den Bereich DN 300 bis DN 1500 lautet [Zäsch86] F_N = 9,6 + 0,14 DN in kN/m.

Über die gültigen Normen hinausgehende Anforderungen enthält die von der "Fachvereinigung Betonrohre und Stahlbetonrohre e.V." (FBS) im Jahre 1989 erstellte FBS-Qualitätsrichtlinie [FBS94] . Sie gilt für Betonrohre nach DIN 4032 [DIN4032:1981/59] , Stahlbetonrohre nach DIN 4035 [DIN4035] , Vortriebsrohre nach DIN 4032 [DIN4032:1981/59] und DIN 4035 [DIN4035] , zugehörige Formstücke sowie Schachtbauteile nach DIN 4034 Teil 1 [DIN4034-1:1993] , die von FBS-Mitgliedern hergestellt werden und die bezüglich Wanddicke, Rohrverbindung, Maßgenauigkeit, Tragfähigkeit, Wasserdichtheit und Qualitätssicherung höhere Anforderungen als die o.a. Normen an die Rohre stellt (Tabelle 1.7.7.1-4) .

Tabelle 1.7.7.1-4:

Mindestwanddicken und Mindestscheiteldruckkräfte von FBS-Betonrohren [FBS94]

Nennweite	Mindestwanddicken					Scheiteldruck− kraft
Nennweite	KW	KFW				Scheiteldruck− kraft
DN	s₁ mm	s₁ mm	s₂ mm	s₃ mm	s₄⁴⁾ mm	F_N kN⁄m
300	60	60	60	95	50	75
400	75	65	75	110	55	85
500	85	70	85	115	60	95
600	100	85	100	130	70	100
700	115	100	115	150	80	111
800	130	115	130	170	85	125
900	145	130	145	195	95	138
1000	160	145	160	215	100	152
1100	175	160	175	240	115	166
1200	190	170	190	260	125	181
1300	205	185	205	280	135	194
1400	220	200	220	300	140	207
1500	235	215	235	320	140	225
⁴⁾ darf bei KFW-Rohren an der Sohle um maximal 20% unterschritten werden

Für alle Betonrohre muß die Betondruckfestigkeit mindestens der Festigkeitsklasse B 45 nach DIN 1045 [DIN1045:1988] entsprechen.