Vergleich verschiedener Berechnungsansätze für die Bemessung biegweicher erdverlegter Rohre

In den folgenden Kapiteln werden die verschiedenen Berechnungsverfahren für biegeweiche Rohre näher dargestellt und erläutert. Zunächst wird mit beiden analytischen Berechnungsverfahren ein Beispiel berechnet, bei dem die Überdeckungshöhe der biegeweichen Rohre von 0,5m bis 15m variiert. Die Ergebnisse werden anschließend mit dem FEM-Programm „Plaxis“ nachgeprüft. Die Ergebnisse aus den beiden analytischen Berechnungsverfahren werden mit den Ergebnissen aus „ PLAXIS“ verglichen. Die dabei auftretenden Abweichungen werden anschließend näher analysiert. Zum Schluss werden Parameterstudien mit Variation der Rohrsteifigkeit (d.h. der Wanddicke und des Rohraußendurchmessers) sowie der Bodenart und –steifigkeit durchgeführt, wobei jeweils die Überdeckungshöhe wiederum von 0,5m bis 15m variiert. Die Ergebnisse werden tabellarisch und graphisch zusammengefasst und ausgewertet. Aus diesen ausgewerteten Ergebnissen wird deutlich, welches Berechnungsverfahren für eine bestimmte Situation am Besten geeignet ist.

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• 1.1 Problemstellung
• 1.2 Vorgehensweise
• 2. Statische Berechnung nach ATV-DVWK-A 127
• 2.1 Boden- und Verfüllungsmaterialkennwerte
• 2.2 Verformungsmodul
• 2.3 Rohrwerkstoffkennwerte und Rohrabmessung
• 2.4 Lastfälle
• 2.5 Verlegung- und Einbaubedingungen
• 2.5.1 Relative Ausladung a
• 2.5.2 Überschüttungsbedingung
• 2.5.3 Erddruckverhältnisse K₁ und Wandreibungswinkel &
• 2.5.4 Einbettungsbedingung
• 2.5.5 Erddruckverhältnisse K2
• 2.6 Lastaufteilung
• 2.6.1 Umlagerung der Bodenspannungen
• 2.6.2 Mittlere vertikale Spannung
• 2.6.3 Konzentrationsfaktor
• 2.6.4 Steifigkeitsverhältnis Vs
• 2.6.5 Systemsteifigkeit VRB
• 2.6.6 c-Verformungsbeiwerte
• 2.6.7 Einfluss der relativen Grabenbereite
• 2.6.8 Grenzwerten der Konzentrationsfaktoren
• 2.7 Druckverteilung am Rohrumfang
• 2.7.1 Vertikalen Druck
• 2.7.2 Seitendruck (horizontaler Druck)
• 2.8 Schnittkräfte, Spannungen, Dehnungen, Verformungen
• 2.9 Bemessung
• 3. Statische Berechnung mit der „IOWA-Gleichung”
• 3.1 Lastfaktor
• 3.2 Rohrsteifigkeitsfaktor
• 3.3 Bodensteifigkeitsfaktor
• 3.4 Bemessung
• 4. Berechnungen mit der FEM-Programm „PLAXIS”
• 4.1 Verwendete Geometrie und FEM-Netz
• 4.2 Verwendetes Stoffgesetz
• 4.2.1 Mohr-Coulomb-Modell
• 4.2.2 Hardening-Stoff-Modell
• 4.3 Definition der Berechnungsphasen
• 4.4 Einfluss der Grabenbreite
• 4.5 Einfluss der Scherfestigkeit des Interface Rinter
• 5. Vergleichsberechnung
• 5.1 Parameter für die Berechnung nach ATV-DVWK-A 127
• 5.2 Parameter für Berechnung mit der IOWA-Gleichung
• 5.3 Parameter für FEM-Berechnung
• 5.4 Vergleichung der Ergebnisse
• 6. Parameterstudie
• 6.1 Einfluss der Rohrwanddicke
• 6.2 Einfluss des Rohrdurchmessers
• 6.3 Einfluss von der Bodenart- bzw. steifigkeit
• 7. Zusammenfassung
• 8. Formelzeichentabellen
• 9. Tabellen- und Bildensverzeichnisse
• 10. Literaturverzeichnis
• 11. Anhangen
• 11.1 Anhang1:Tabellen zur statischen Berechnung nach ATV
• 11.2 Anhang 2: Berechnungsergebnisse
• 11.3 Anhang 3: Anlagenlist

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Studienarbeit befasst sich mit dem Vergleich verschiedener Berechnungsansätze für die Bemessung biegweicher erdverlegter Rohre. Sie untersucht die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der verschiedenen Ansätze und analysiert die Genauigkeit und Anwendbarkeit der jeweiligen Methoden.

• Vergleich verschiedener Berechnungsansätze für die Bemessung biegweicher erdverlegter Rohre
• Analyse der Interaktion zwischen Boden und Rohr
• Untersuchung des Einflusses von Rohr- und Grabenabmessungen, Belastungen und Materialverhalten auf die Biegbeanspruchung
• Bewertung der Genauigkeit und Anwendbarkeit der verschiedenen Berechnungsverfahren
• Parameterstudie zur Ermittlung des Einflusses von Rohrwanddicke, Rohrdurchmesser und Bodenart auf die Biegebeanspruchung

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung stellt die Problemstellung der Bemessung biegweicher erdverlegter Rohre dar und erläutert die Vorgehensweise der Studienarbeit. Kapitel 2 beschreibt die statische Berechnung nach ATV-DVWK-Arbeitsblatt A 127, einschließlich der relevanten Materialkennwerte, Lastfälle und Einbaubedingungen. Kapitel 3 behandelt die statische Berechnung mit der IOWA-Gleichung, die in den USA entwickelt wurde. Kapitel 4 widmet sich den Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) unter Verwendung des Programms „PLAXIS“. In Kapitel 5 werden die Ergebnisse der verschiedenen Berechnungsverfahren verglichen. Kapitel 6 präsentiert eine Parameterstudie, die den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Biegebeanspruchung analysiert.

Schlüsselwörter

Biegeweiche Rohre, Erdverlegte Rohre, ATV-DVWK-A 127, IOWA-Gleichung, FEM-Berechnung, „PLAXIS“, Interaktion Boden-Rohr, Materialkennwerte, Lastfälle, Einbaubedingungen, Biegbeanspruchung, Ovalisierung, Parameterstudie.

Details

• College: University of Hannover
• Grade: gut
• Author: Wei Li (Author)
• Publication Year: 2003
• Pages: 69
• Catalog Number: V38034
• ISBN (eBook): 9783638372244
• Language: German
• Tags: Vergleich Berechnungsansätze Bemessung Rohre