Abgeschlossene Abschlussarbeiten
Eine Liste mit Themenvorschläge für Abschlussarbeiten zur Erlangung des Diplom- oder Mastergrades und des Bakkalaureats sowie für Projektarbeiten finden Sie auf der Seite des Instituts.
Folgende Abschlussarbeiten wurden an der Professur für Wasserbau betreut:
Tragverhalten und Berechnung von mehrschichtigen Verbundrohren
Art der Abschlussarbeit
Dissertation
Autoren
- Helbig, Ulf
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher
Weitere Betreuer
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Wolfgang Günthert (Universität der Bundeswehr München)
Abstract
Eine völlig neuartige Rohrkonstruktion für den Siedlungs- und Industriewasserbau sowie die Wasserversorgung wird durch die Kombination von einem innen liegenden, dünnwandigen Kunststoffrohr (Medienrohr) mit einer zusätzlichen Ummantelung aus textilbewehrtem Beton geschaffen. Der Einsatz textiler Bewehrungen mittels Gewirken aus alkaliresistenten Multifilamentgarnen in Verbindung mit Kurzglasfasern stellt dabei ein Novum bei der Entwicklung von Rohren aus Beton dar. Hinter der Entwicklung verbirgt sich das Ziel, die günstigen hydraulischen Eigenschaften von Kunststoffrohren mit den deutlich höheren Festigkeitsmerkmalen von Beton zu kombinieren. Ein aus Kunststoff (z. B. PE) bestehendes, innen liegendes, dünnwandiges Rohr dient dabei vorrangig als Medienrohr und zur Dichtheit. Interne Belastungen (z. B. Innendruck) und externe Beanspruchungen (z. B. Erdlasten) werden durch eine außen liegende Ummantelung (Trägerrohr) aus textilbewehrtem Feinbeton aufgenommen. Mit diesem dünnwandigen Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem lassen sich leistungsfähige Rohrsysteme bei gleichzeitig schlanker, gewichtssparender Bauweise erzielen. Inhalt dieser Arbeit ist es, auf der Basis von experimentellen und rechnerischen Analysen einen Beitrag zum Verständnis der Tragcharakteristik sowie zur rohrstatischen Berechnung des Rohrquerschnitts dieser mehrschichtigen Verbundrohrkonstruktionen zu liefern. Dabei sind die inneren Beanspruchungszustände des Rohrquerschnitts gegenüber rotationssymmetrischen und nicht-rotationssymmetrischen Belastungen von Interesse. Diese ergeben sich einerseits als primäre Anstrengungszustände, die mit äußeren angreifenden Kraftgrößen im Gleichgewicht stehen und vor allem aus einem Betriebszustand (innerer/äußerer Überdruck, innerer Unterdruck, Stabilität, Erdverlegung) resultieren und anderseits als sekundäre Anstrengungszustände, die sich aus einem Produktionsprozess (Eigenspannungsproblematik) ergeben und somit vor einem Betriebszustand auftreten. Im Ergebnis der Untersuchungen wird jeweils der innere Beanspruchungszustand ausgewertet. Hierauf aufbauend werden semianalytische Algorithmen und Lösungen zur rohrstatischen Berechnung abgeleitet, um eine problemlose Einbindung in etablierte Berechnungsverfahren zu ermöglichen. Nach einer kurzen Einführung in die Problematik erfolgt ein kompakter Überblick über den aktuellen Stand der Rohrsysteme und die rohrstatischen Berechnungsverfahren sowie eine Einschätzung der Übertrag- und Anwendbarkeit dieser Verfahren auf mehrschichtige Verbundwandkonstruktionen. Im Anschluss wird eine Zusammenstellung der Grundlagen und Voruntersuchungen hinsichtlich der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe vorgenommen, woraus die Ableitung der mechanischen Kenngrößen und Querschnittswerte der geschichteten Rohrwandung erfolgt. Auf der Basis experimenteller und rechnerischer Untersuchungen werden die Tragcharakteristiken für verschiedene elementare Beanspruchungen ermittelt und diskutiert sowie Lösungsvorschläge zur Berechnung bereitgestellt, die durch exemplarische Auswertungen von ausgewählten Rohrgeometrien (SDRV-Klasse, Nennweite) ergänzt sind. Der jeweils innere Beanspruchungszustand wird rechnerisch bzw. numerisch hergeleitet sowie erörtert und, sofern aufgrund der Komplexität nötig, in Form von Softwaremodulen umgesetzt. Aufgrund der kleinen auftretenden Verformungen braucht nur die Theorie I. Ordnung berücksichtigt werden.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Abrasionsfestigkeit von Betonmörtelschichten mit Kunststoffgeweben
- angewandte Forschung (Umweltforschung)
Schlagwörter
Rohr Verbundstoff Textilbeton Wasserversorgung
Berichtsjahr
2010