Druckwellenausbreitung in grabenlos verlegten HDPE-Leitungen: Fid-Bau Portal

Druckwellenausbreitung in grabenlos verlegten HDPE-Leitungen

Dornack, S. / Horlacher, H.B. / Müller, U.

HDPE-Leitungen zeichnen sich gegenüber PVC-Leitungen dadurch aus, daß sie bei der Entsorgung keine Probleme aufwerfen. Bei der Verlegung kommen häufig grabenlose Verfahren zum Einsatz, wobei sich der geringe Elastizitätsmodul von HDPE vorteilhaft auswirkt. Bei der Bemessung solcher Leitungen dürfen die instationären Betriebsbedingungen nicht außer acht gelassen werden. Instationäre Betriebsbedingungen entstehen in Leitungssystemen bei jeder Veränderung des stationären Strömungszustandes. Auf der Basis des viskoelastischen Materialverhaltens von HDPE-Leitungen wird eine Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit abgeleitet. Hiermit kann man nun Drucksteigerungen bei transienten Strömungsvorgängen in HDPE-Leitungen hinreichend genau berechnen. Die Spannungs-Verformungs-Beziehung für das Rohrmaterial HDPE erhält man näherungsweise über die Umrechnung der Meßwerte von Druckhöhe und Rohraufweitung. Mit dem daraus abgeleiteten E-Modul wurden für Rohrleitungen mit verschiedenen Durchmessern Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten berechnet. Zur Überprüfung der Ergebnisse wurde an einem Druckstoßprüfstand aus HDPE-Rohren die Druckwellenausbreitung gemessen. Danach konnte festgestellt werden, daß die Berechnung der Wellengeschwindigkeit über den E-Modul zu brauchbaren Ergebnissen führt. An zwei grabenlos verlegte HDPE-Leitungen wurden die Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten gemessen. Bei den Feldmessungen an der eingeerdeten Rohrleitung wurde mit 541 m/s eine deutlich höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit festgestellt, die um etwa 40 % höher liegt als bei nicht eingeerdeten Rohrleitungen. Es wird deutlich, daß die Stützwirkung des umgebenden Bodens bei eingeerdeten Rohrleitungen aus HDPE einen beträchtlichen Einfluß auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druckwellen hat und bei der Berechnung instationärer Strömungsvorgänge zu berücksichtigen ist. (Zweisprachiges Dokument: Deutsch/Englisch)