econorm® Schachtsystem auf der IFAT 2014

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BERDING BETON und Finger Beton pr├Ąsentieren econorm┬« auf dem Gemeinschaftsstand der FBS auf der IFAT 2014

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29-05-2006 - Schachtringfugen - Abdichtung und Last├╝bertragung

Schachtringfugen - Abdichtung und Last├╝bertragung

Sch├Ąchte aus Beton oder Stahlbeton bestehen aus dem Schachtunterteil, den Schachtringen und dem oberen Abdeckbauteil. Sie gew├Ąhrleisten den Zugang zum Entw├Ąsserungssystem und befinden sich in Gebieten mit Fahrzeugverkehr.

 

Schachtringfugen m├╝ssen daher dicht sein und gleichzeitig Eigengewicht und Verkehrslasten in den Untergrund abtragen k├Ânnen.

 

 

Abdichtung

 

Die Abdichtung geschieht vorzugsweise durch in der Muffe integrierte elastomere Dichtungen, die zwischen Spitzende und Muffe in radialer Richtung komprimiert werden. Es werden Dichtungen nach EN 681-1 verwendet. Die F├╝gung wird gem├Ą├č EN 1917 auf 0,5 bar, gem├Ą├č DIN V 4034-1 auf 1,0 bar Wasserdruck gepr├╝ft. Entsprechend fordert auch die Werknorm PAS 1004 f├╝r das econorm┬«- Schachtsystem mehr als 1,0 bar Pr├╝fdruck.

 

Integrierte elastische Dichtungen erfordern Spezialuntermuffen, die durch ihre Form den planm├Ą├čigen Sitz der Dichtung und des Last├╝bertragungselementes w├Ąhrend des Betonierens gew├Ąhrleisten. Die Dichtungen selbst sind mit Verankerungsf├╝├čen ausger├╝stet, so dass die

Dichtung nach dem Ausschalen fest mit dem Beton verankert ist. Durch die Verankerungsf├╝├če wird auch ein

Labyrinthsystem gebildet, die ganze Muffe wird durch die integrierte Dichtung ausgekleidet, wodurch die Dichtigkeit gegen├╝ber losen Dichtungen verbessert ist.

 

Die Shore-H├Ąrte der SBR Gummiprofile ist mit 45 bzw. 50 IRHD bewusst niedrig, um eine gute abdichtende Anpassungsf├Ąhigkeit gegen├╝ber dem Spitzende zu haben.

Dichtung und Lastausgleich bilden mit dem Schachtring eine Baueinheit. Dadurch wird eine sichere und schnelle Montage bei jeder Witterung erm├Âglicht.

 

Das econorm┬«-System mit der Dichtung TOPSEAL PLUS erfordert auch spezielle Spitzendgeometrien, um an die Wandst├Ąrke von 150 mm angepasst zu sein.

 

 

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Abbildung: TOPSEAL PLUS F├╝gung
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Integrierte Dichtung mit Last├╝bertragung (8)

Last├╝bertragung

 

Die Last├╝bertragung von einem Ring zum n├Ąchsten geschieht durch geeignete Zwischenlagen, wobei es haupts├Ąchlich um den Abbau von Spannungsspitzen zwischen den nicht ideal planebenen Betonkontaktfl├Ąchen geht. Die Abweichungen von der Planeit├Ąt sind dabei aufgrund des ├╝blichen Herstellungsverfahrens haupts├Ąchlich am Spitzende zu finden. Nach Norm sind dort ┬▒ 4 mm zul├Ąssig.

 

Je mehr die Last├╝bertragung von einer Mehrpunktlagerung auf eine kontinuierliche fl├Ąchenhafte Bettung ├╝bergeht, desto h├Âhere Vertikallasten k├Ânnen bruchfrei ausgehalten werden und desto haltbarer ist der Schacht gegen├╝ber langfristig einwirkenden Verkehrslasten. Ebenso k├Ânnen gr├Â├čere Wandst├Ąrken der Schachtringe, z.B. 150 mm statt 100 mm, verbunden mit entsprechend st├Ąrkeren Sitzenden , z.B. 70 mm statt 45 mm, die Tragf├Ąhigkeit erh├Âhen.

 

Die Anforderungen an Sch├Ąchte sind seit 2003 in der DIN EN 1917 definiert worden, wobei f├╝r den deutschen Anwendungsbereich zus├Ątzliche Regelungen in der DIN V 4034-1 getroffen sind. Dar├╝ber hinaus bestehen Werknormen.

 

Die DIN EN 1917 fordert eine vertikale Mindestfestigkeit von ├ťbergangs- und Abdeckbauteilen von 300 kN.

 

Die DIN V 4034-1 gilt in Verbindung mit DIN EN 1917, und fordert in 4.3.15 grunds├Ątzlich eine gleichm├Ą├čige, nicht federnde Zwischenlage anzuordnen.

 

Die PAS 1004 fordert eine erh├Âhte vertikale zul├Ąssige Festigkeit von 400 kN.

Vorschl├Ąge zur Last├╝bertragung

 

 

F├╝r den Abbau von Spannungsspitzen zwischen den nicht ideal ebenen Betonkontaktfl├Ąchen gibt es eine ganze Reihe von Vorschl├Ągen:

  • Frischm├Ârtelschicht, DIN V 4034-1
  • Mit Fein-Sand gef├╝llte Schl├Ąuche, umlaufender Ring
  • Plastische, unvulkanisierte Kautschuk-Profile, umlaufend
  • Plastische Formteile, Ringsektoren aneinandergesetzt
  • Styroporformteile, Ringsektoren aneinandergesetzt
  • Elastische Einzellager, 3-Punkt-Lagerung
  • Plastische Einzellager, Mehr-Punkt-Lagerung

 

Wenn die Forderung der DIN V 45034-1 nach "nicht federnder Zwischenlage" sinnvollerweise erweitert wird um die Forderung nach "nicht unter Last kriechender Zwischenlage", dann bleiben von dieser Liste als Probleml├Âsung allerdings nur die Frischm├Ârtelschicht und der mit Sand gef├╝llte Schlauch ├╝brig.

 

Auch die Anordnung der Last├╝bertragung kann verschieden sein:

 

a) au├čen

  • Aufgelegt auf Spitzendaufstandsfl├Ąche, bis zum Au├čendurchmesser reichend
  • Aufgelegt auf Spitzendaufstandsfl├Ąche, mit Abstand zum Au├čendurchmesser
  • Eingelegt in Vertiefung der Spitzendaufstandsfl├Ąche

 

b) innen

  • Aufgelegt mittig auf dem Spitzende, in Verbindung mit Spitzenddichtung
  • Integriert in der Muffe, bis zum Innendurchmesser reichend
  • Integriert in der Muffe, mit Abstand zum Innendurchmesser
  • Integriert in der Muffe, in Verbindung mit Muffendichtung

 

Auf der au├čen befindlichen Spitzendaufstandsfl├Ąche treten wegen des rund 10 % gr├Â├čeren Umfanges jedenfalls kleinere Druckspannungen auf als bei Lasteinleitung am weiter innen liegenden Spitzende. Im Gegensatz zur Anwendung der Frischm├Ârtelschicht, m├╝ssen alternative Last├╝bertragungen durch eine gepr├╝fte statische Berechnung am Gesamtbauwerk und durch Traglastuntersuchungen nachgewiesen werden [2].

 

Bei innerer Last├╝bertragung ├╝ber das ├╝blicherweise 45 mm starke Spitzende (DN 1000) ist gleichzeitig zu beachten, dass diese nur dann funktionieren kann, wenn das Spitzendma├č l sp nicht zu gering ausgef├╝hrt wird; andernfalls k├Ąme es dann doch au├čen zu Punktlast-Kontakt zwischen Muffe und Spitzendaufstandsfl├Ąche.

 

 

Sandschlauch

 

Der Sandschlauch besteht aus einem witterungsbest├Ąndigen Elastomer-Schlauch, der durch ein spezielles Fertigungsverfahren dicht aufgef├╝llt ist mit gebrochenem Feinquarz-Sand, in K├Ârnung 0,1 - 0,4 mm [8].

Die Sandf├╝llung bildet eine gleichm├Ą├čige nicht federnde Last├╝bertragung zwischen allen Bauteilen, indem Sandpartikel durch seitliches Ausweichen Spannungsspitzen ausgleichen und eine kontinuierliche Bettung schaffen.

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Abbildung: Umlagerung in Umfangsrichtung

Sobald die kontinuierliche Bettung infolge Eigengewicht der aufgesetzten Schachtbauteile geschaffen ist, wird unter weitere Belastung eine geringf├╝gige Setzung von 1 bis 2 mm eintreten, die dadurch begrenzt wird, dass sich die gebrochenkantigen Feinsandpartikel in dichtester Lagerung im Verband gegeneinander abst├╝tzen und sich gegenseitig verkeilen.

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Abbildung: Dilatanz Δ h bei Scherbewegung (7)

Eine weitergehende Setzung kann auch unter statischer und dynamischer Dauerlast nicht eintreten, da es sich ja bei Quarzsand nicht um wasserhaltigen bindigen Boden handelt, der erst noch Porenwasser auspressen w├╝rde. Da sich die dicht gelagerten Feinsandpartikel gegenseitig verhaken, kann auch eine radiale (nach innen oder au├?en) Ausweichbewegung nicht stattfinden, da dazu erst eine Anhebung (Dilatanz) der Teilchen gegen die vertikale Lastwirkung n├Âtig w├Ąre.

 

Im Gegensatz dazu w├Ąre bei plastischen Werkstoffen unter Dauerlast ein Kriechen und damit eine Verringerung der Schachtbauwerksh├Âhe (innere Setzung) zu bedenken.

 

Praktische Erfahrungen

 

F├╝r die Schachtringproduktion werden speziell profilierte Stahluntermuffen ben├Âtigt, die durch ihre Form den Sitz der Dichtung und des Sandschlauches in der Muffe sicherstellen, bis der Beton abgebunden ist. St├╝tzringe am Spitzende helfen, die zul├Ąssigen Toleranzen des Spitzenddurchmessers einzuhalten. Die L├Ąnge des Spitzendes kann vom Wasser-Zement-Wert abh├Ąngig sein, was beim Spitzendformer ber├╝cksichtigt werden kann.

 

 

Die Montage des Schachtes ist problemlos durchf├╝hrbar, wenn Sitzende und Dichtring mit geeignetem Gleitmittel versehen sind. Schachtbauteile m├╝ssen zentrisch und lotrecht angesetzt werden, gleiten dann auf die Spitzenden auf.

 

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Abbildung: Schachtbauwerk (9)

Die erh├Âhte Standsicherheit des gesamten Schachtes und damit die h├Âhere Lebensdauer wird durch eine Vertikaldruckpr├╝fung auf ≥ 400 kN nachgewiesen. Die Vertikaldruckpr├╝fung erfolgt als Erstpr├╝fung durch Fremd├╝berwachung.

 

Die Pr├╝fkraft wird innerhalb von ca. 120 Sekunden von 0 auf max. 400 kN hochgefahren und auf diesem Wert 10 Sekunden ohne Riss gehalten, danach bis zum Bruch weiter erh├Âht.

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Abbildung: Vertikallast-Druckpr├╝fung (9)

Dr.-Ing. Werner Grabe, WGD, D├╝lmen 6.3.06

 

Literatur

  1. DIN EN 1917
  2. DIN V 4034-1
  3. DIN EN 681-1
  4. PAS 1004 f├╝r das econorm-Schachtsystem
  5. Grabe, Werner: Vortrag am 26.1.06 beim ICCX 2006 in Berlin "Moderne Sch├Ąchte mit integrierten Dichtungen und Last├╝bertragung
  6. Grabe, Werner: Moderne Sch├Ąchte nach Tobnorm, tis 1-2/2006
  7. Grabe, J├╝rgen: Bodenmechanik und Grundbau, TU Hamburg-Harburg, 2001
  8. DS Dichtungstechnik: Produktinformationen von Topseal und Topseal-plus
  9. econorm-Gruppe: Fotos von Schachtringen, vom Schachtbauwerk, von der Vertikallastpr├╝fung