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FiFB: Auftriebsberechnungen von Rohren in Flüssigboden

Flüssigboden nach RAL-Gütezeichen 507 ist ein Verfüllmaterial, das auf Grundlage eines vor über 20 Jahren durch ein vom heutigen Forschungsinstitut für Flüssigboden (FiFB) aus Leipzig entwickelten Verfahrens hergestellt wird. Im Rahmen eines damaligen Forschungsprojekts, das sich mit Lösungen von Infrastrukturproblemen auf der Grundlage komplexer Leitungstrassen beschäftigte, die den gemeinsamen Bau von Regen- und Schmutzwasser- sowie sonstigen Versorgungsleitungen betrafen, erhielt das Ergebnis dieser Verfahrensentwicklung die Bezeichnung RSS-Flüssigbodenverfahren.

Das Verfahren löste eine Reihe von Problemen des klassischen Kanal- und Leitungsbaus. Deshalb gab es auch schnell Nachnutzer des Begriffs »Flüssigboden«, deren Angebote allerdings oft nichts mit Flüssigboden im Sinne der Vermeidung von mörtel- oder betonartigen Strukturen oder gar der Erhaltung bodentypischer Eigenschaften zu tun gehabt hätten, wie Andreas Bechert, Pressesprecher der RAL Gütegemeinschaft Flüssigboden, betont. »Zur Vermeidung der zunehmenden Anzahl von Bauschäden durch die mitunter sogar wohl gar gezielt irreführende Verwendung des Begriffs ›Flüssigboden‹, gründeten primär Auftraggeber und Planer im Jahre 2008 die RAL Gütegemeinschaft Flüssigboden«, so Bechert. Deren erklärtes Ziel wurde es, transparente Maßstäbe der Gütesicherung als Hilfsmittel zur sicheren Vermeidung von Bauschäden zu erarbeiten.

Schwierigere Berechnung

Im Verlauf der Weiterentwicklung technischer Einbauhilfsmittel durch den Verfahrensentwickler, das Forschungsinstitut für Flüssigboden aus Leipzig (FiFB), die gleichzeitig als Messmittel für den zeitlichen Verlauf des Auftriebs beim Einbau von Rohren in Flüssigboden genutzt werden konnten, kam es zur Weiterentwicklung der Möglichkeiten der benötigten Auftriebsberechnung. »Flüssigboden im Sinne des vom FiFB entwickelten Verfahrens ist kein Newtonsches Fluid mit immer gleich bleibender Viskosität, sondern ein temporär thixo­tropes Verfüllmaterial, dessen Viskosität auch noch variabel den Anforderungen der Baustelle angepasst werden kann. Das macht ihn einerseits zusätzlich interessant, andererseits aber die Berechnung des Auftriebs als technologisch relevante Größe schwieriger«, so Bechert.

Auftriebsberechnung ist eine Aufgabe der Rezepturentwicklung

Daher ist die Auftriebsberechnung eine Aufgabe der Rezepturentwicklung sowie der Fachplanung Flüssigboden, wobei beide Tätigkeiten zusammenwirken müssen. So war inzwischen aufgefallen, dass die Ergebnisse kleinmaßstäblicher Versuche infolge der Versuchsspezifik in einem Labor im Vergleich zur Baustelle Differenzen aufwiesen, doch vor allem auch, dass das aus den Werkstoffkennwerten berechnete Materialverhalten der Rohre, wichtig für die Berechnung der Rohrstatik im Lastfall Auftrieb im Flüssigboden, teils starke Abweichungen im Vergleich zu den Messungen auf den Baustellen zeigte.

Deshalb bedurfte es für jede Rohrart eines aussagekräftigen Großversuches, den die Hochschule Münster für Rohre der Firma Rehau in Zusammenarbeit mit dem FiFB durchführte, und der anschließenden Auswertung der Ergebnisse, um die aktuelle Form der statischen Berechnungen weiter verbessern und beispielsweise auf unnötige Sicherheitsreserven in den statischen Vorgaben verzichten zu können. »Denn dies hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Bauleistung der ausführenden Firmen und damit auf Kosten und Wirtschaftlichkeit«, wie Bechert betont.

Der Stand der Technik beim Einsatz von Flüssigboden besteht darin, dass die Rohrstatik neben den Angaben zur Rohrbelastung auch die Angabe des maximal zulässigen Abstandes von Lagefixierungen für die einzubauenden Rohre liefert. Technisch gut ausgerüstete Baufirmen arbeiten daher als Grundlage einer hohen Bauleistung und eines sicheren Rohreinbaus mit den maximal möglichen Rohrlängen, die aus der Statik für den Lastfall »Auftrieb im Flüssigboden« hervorgehen und den technischen Hilfsmitteln, die eine hohe Bauleistung bei der Nutzung dieser Rohrlängen ermöglichen.

»Mit den für eine wirtschaftliche Technologie des Verfahrens ebenfalls entwickelten Rohrverlegehilfen, die sowohl die exakte Lagefixierung der Rohre in der Einbauposition im Graben ermöglichen als auch die Messung des Auftriebsverlaufs während des Einbaus der Rohre, ist dies sicher möglich«, betont Andreas Bechert.


Flexible Anpassung ist ein Pluspunkt

Rohrhersteller, die in der Lage sind, die Rohrlängen an die vom jeweiligen Einbaufall und die damit verbundenen maximal zulässigen Abstände der Rohrverlegehilfen flexibel anzupassen, verschaffen Baufirmen einen Vorteil für die Verbesserung der Bauleistung. Der Aufwand beim Einbau eines Rohres ist mit Ausnahme der jeweiligen Aushubmassen und der dann wieder zu verfüllenden Menge an Flüssigboden gleich, ob das jeweilige Rohr 3 m lang ist oder 4,75 m. Kann eine Baufirma aber in der fast gleichen Zeit das Rohr der beispielhaften Länge 4,75 m einbauen, statt nur Standardlängen von beispielsweise 3 m einbauen zu können, liegt die jeweilige Tagesleistung entsprechend höher. »Im vorliegenden Fall entspräche das einer Leistungssteigerung auf 158 %«, unterstreicht Bechert. Könnten nur Standardlängen eingesetzt werden, sei die Nutzung der statischen Reserven des eingesetzten Rohres zur Steigerung der Bauleistung leider nicht möglich. Eine höhere Leistung habe aber zur Folge, dass geringere Kosten pro Meter eingebauten Rohres entstehen. »So hängt eine korrekte statische Berechnung des Lastfalls ›Auftrieb im Flüssigboden‹ deutlich erkennbar mit Kosten und Wirtschaftlichkeit zusammen.«

Die im Großversuch in Münster gewählte Vorgehensweise ermöglicht es, das Materialverhalten der Rohre in ausreichender Genauigkeit für den Einbauzustand und damit den Lastfall »Einbau in Flüssig­boden« zu beschreiben und die maximal zulässigen Rohrverformungen im Rahmen der Rohrstatik ohne unnötige Reserven zu nutzen, um die Abstände der Rohrverlegehilfen zu maximieren. »Rohrhersteller wie Rehau, die Rohre liefern können, die individuell nach der von der Rohrstatik vorgegebenen Länge gefertigt werden, helfen damit ihren Kunden, die Bauleistung ohne Qualitätsprobleme zu verbessern und so gleichzeitig wirtschaftlicher zu bauen«, so Bechert. Die Studie belege, dass es lohnt, mit Rohren zu arbeiten, die in den gewünschten und von der Auftriebsstatik abhängigen Längen geliefert werden können, selbst wenn als Folge der individuellen Längen ein etwas höherer Aufwand für die Hersteller entstehe, der auf den Preis umgelegt werden müsse.     t

FIRMENINFO

Forschungsinstitut für Flüssigboden GmbH

Wurzner Straße 139
04318 Leipzig

Telefon: (0341) 24469 11
Telefax: (03423) 73424 74

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