Fachbeitrag - Beulen von stählernen Druckschachtpanzerungen unter Außendruck

Wesentliche Ergebnisse – ringversteiftes Rohr

Zutreffende Beultragfähigkeit bei Außendruck

Die aktuelle Bemessungspraxis mit zwei unabhängigen Nachweisen nach Abb.1 liefert, trotz großem rechnerischen Aufwand, nur eine schlechte Treffsicherheit wie Abb. 7 für 16 repräsentative Beispiele zeigt.

Die schlechte Treffsicherheit der beiden Nachweise N1 und N2 begründet den im Zuge dieses Projektes erarbeiteten Neuvorschlag zur Ermittlung des kritischen Außendrucks, der nur noch einen Nachweis vorsieht. Die damit deutlich verbesserte Treffsicherheit für die in Abb. 7 dargestellten Einzelbeispiele zeigt die Abb.8.

Abb. 7: Kritische Außendrücke nach Amstutz/Feder (p Amst/Fed) und für das Zwischenringbeulen nach Eurocode (p zw) bezogen auf die numerische Berechnung (p FEA) in Prozent; Kurzbezeichnung auf der Abszisse: Fall, eRing in mm, Fließgrenze in N/mm²

Abb. 8: Kritische Außendrücke des neuen Bemessungsvorschlags (p Bem) bezogen auf die numerische Berechnung (p FEA); Kurzbezeichnung auf der Abszisse: Fall, eRing in mm, Fließgrenze in N/mm²

Erfassung zusätzlicher Längsdruckspannungen im Rohr infolge Temperaturzwang und/oder Deckeldruck

Wenn am Rohr zusätzliche Längsdruckspannungen infolge Temperaturzwang und/oder Deckeldruck auftreten, ist ergänzend zum Neuvorschlag zur Ermittlung des kritischen Außendrucks folgender Beulnachweis zu führen:

  • Nachweis N2*, mit identen Randbedingungen wie Nachweis N2, nach Eurocode EN 1993-1-6 [9], für das freie Rohr zwischen den Ringen
  • zusätzlicher Interaktionsnachweis aus Umfangsdruckspannungen σθ und Längsspannungen σ*x, wobei letztere die Wirkung aus der Querkontraktion mitbeinhalten müssen

Hinweise für die Ausführungspraxis

Die Ringe sollten ohne Spalt direkt in den umgebenden Beton eingebunden werden.

Weicheinlagen im Bereich der Ringe, zur Verhinderung von Längsdruckspannungen infolge der Außendruckbelastung, können zu einer reduzierten Tragfähigkeit bei Außendruck führen und sollten vermieden werden.

Bestandsanlagen, die nach dem aktuellen Stand der Technik auf Außendruck bemessen sind (Nachweise N1, N2 nach CECT oder Eurocode), könnten Tragfähigkeitsdefizite aufweisen. Diesbezüglich sind Überprüfungen mit dem neu entwickelten Bemessungsvorschlag angeraten.