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CoJack - statische Online-Überwachung von Rohrvortrieben

Beckmann, Dietmar / Stein, Robert / Fabri, Tobias

Beim Rohrvortriebsverfahren müssen die von den Pressstationen aufgebrachten Vortriebskräfte über druckkraftschlüssige Rohrverbindungen von Rohr zu Rohr übertragen werden. Um auch bei Abwinkelungen eine ausreichend große Druckübertragungsfläche zu gewährleisten, werden Druckübertragungsringe meist aus Holz oder Holzwerkstoffen eingelegt. Ihre lastverteilende Wirkung geht allerdings infolge der großen plastischen Verformungsanteile während des Vortriebes nach und nach verloren, wodurch die Rohrbeanspruchung stetig anwächst. Dieses Phänomen der Verhärtung ist zwar seit einigen Jahren bekannt, wird aber in der statischen Berechnung mangels geeigneter Berechnungsgrundlagen lediglich durch eine pauschale Erhöhung des E-Moduls erfasst, die insbesondere bei langen Vortrieben keine ausreichende Sicherheit mehr gewährleistet. Mit dem von der Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH entwickelten Simulationsprogramm CoJack ist es nun erstmals möglich, die tatsächliche Beanspruchung von Vortriebsrohren mit ausreichender Genauigkeit zu berechnen. Die sequentielle Simulation des Vortriebs erfolgt in beliebig vielen Zeitschritten und berücksichtigt u.a. die zeitliche Entwicklung der Längskraft und die zeitliche Abfolge der durchfahrenen Trassengeometrie. Mit der Erfassung des nichtlinearen und von der jeweiligen Belastungsgeschichte abhängigen Steifigkeitsverhaltens des Druckübertragungsringes ist es über die Archivierung des Spannungsverlaufs in den Rohrfugen sogar möglich, die vom Vortriebsverlauf abhängige Verhärtung der Druckübertragungsringe realitätsnah zu erfassen. So ergeben sich in jeder Phase wesentliche Verbesserungen gegenüber den bisher angewandten statischen Berechnungsverfahren für Rohrvortriebe: (1) Bestimmung des Sicherheitsniveaus zu jedem Zeitpunkt, (2) Bestimmung der Kraftreserven zu jedem Zeitpunkt, (3) detaillierte Vorgaben für die Bauausführung mit vortriebsbegleitender Aktualisierung, (4) kontrollierter Einsatz erhöhter Vortriebskräfte im Bedarfsfall sowie (5) verbesserte Dokumentation und Qualitätskontrolle.