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IKT - Institut für Unterirdische Infrastruktur gGmbH

IKT-getestet: Adapterring macht alte Schächte Brummi-fest

Beitrag vom 03. Dezember 2015
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gegeneinander verschobene Bauteile im Schachtkopf

Das Problem: Die Bauteile eines Schachtkopfs älterer Bauart können sich mit der Zeit gegeneinander verschieben.

Kanalschächte im Straßenbereich müssen einiges aushalten. Neben verti­kalen wirken auch hori­zontale Lasten auf sie ein. Schacht­köpfe nach neuerer Bauart sind deshalb gegen ein Verschieben gesichert. In der Straße liegen jedoch noch über­wiegend Schächte nach alter Bauart ohne eine solche Sicherung. Für sie gibt es jetzt einen Adapter­ring, der bei der Sanie­rung eingesetzt werden kann und die Ver­schie­be­sicher­heit her­stellen soll. Das IKT hat den Ring getestet.

Laster: eine Last für Schächte

Wenn Fahrzeuge über Schächte rollen, wirken vertikale Lasten auf das Bauwerk. Doch bremst zum Beispiel ein schwerer Lkw vor und auf der Schacht­abdeckung, entstehen auch starke hori­zontale Kräfte. Und sogar bei einer Vorbei­fahrt wirken durch die Last­aus­brei­tung hori­zontale Lasten auf den Schacht­kopf.

Deshalb sind Schachtköpfe nach neuerer Bauart, die seit 1990 verbaut werden, mit Ver­schiebe­siche­rungen ausgestattet. Bei dem älteren System fehlt eine solche konstruk­tive Ausbildung jedoch. Soll solch ein Schacht­kopf saniert werden, konnte bisher die in DIN EN 1917 und DIN V 4034-1 geforderte Ver­schiebe­sicher­heit im Schacht­kopf­bereich nicht hergestellt werden.

Adapterring: nachträgliche Verschiebesicherung

Adapterring auf Schachtkonus

Abhilfe: Der Adapterring AdapTEC schafft eine stabile Verbindung zwischen einem alten Konus ohne Verschiebesicherung und Ausgleichsringen nach neuem Baumuster.

Die Firma zarmuTEC GmbH & Co. KG hat den Adapterring AdapTEC entwickelt, der eine hori­zontale Ver­schie­bung im Schacht­kopf­bereich verhindern und höhere vertikale Lasten aufnehmen soll. Mittels des guss­eiser­nen Adapter­rings wird der alte ober­flächen­glatte Schacht­konus nach DIN 4034-2 mit den neueren Aus­gleichs­ringen nach DIN V 4034-1 – oder direkt mit dem Schacht­rahmen – kraft­schlüssig und ver­schiebe­sicher verbunden. AdapTEC nimmt die auf das Schacht­bau­werk ein­wirkenden Vertikal- und Hori­zontal­lasten sicher auf und leitet diese schonend ab.

Dieser Ring, der wie eine riesige Unter­leg­scheibe aussieht, wird auf dem Konus nach alter Bauart im Mörtel­bett verlegt. Darauf können Aus­gleichs­ringe nach neuer Bauart mit Ver­schiebe­siche­rung montiert werden. Ein Vorteil, denn Aus­gleichs­ringe nach alter Bauart sind nicht güteüberwacht. Der Rahmen der Abdeckung kann aber auch direkt auf den Adapter­ring gesetzt werden. Der guss­eiserne Ring hat an der Innen­seite einen nach oben und unten ragenden Kragen, der eine hori­zontale Ver­schiebung der angren­zenden Bauteile gegen­einander verhindern soll.

IKT-Testprogramm: Vergleichende Versuche

Schachtkopf auf dem IKT-Prüfstand

Auf dem Prüfstand: Sechs verschiedene Varianten mit und ohne Ausgleichsring sowie mit und ohne Adapterring wurden getestet.

Das IKT hat die Funktions­weise dieses neuartigen Adapter­rings in vergleichenden Versuchen an Schacht­bau­teilen mit und ohne Adapter­ring überprüft. Hierbei wurden Schacht­bauwerke – bestehend aus Konus, Ausgleichs­ringen und Schacht­rahmen mit Deckel – im oberen Bereich vertikalen und hori­zontalen Lasten ausgesetzt und die maximal aufnehm­baren Kräfte ermittelt. Zur Einordnung: Die einschlägigen Regel­werke gehen davon aus, dass beim Brems­vorgang eines schweren Lkw eine hori­zontale Last von etwa 72 Kilo­newton auf die Schacht­abdeckung wirken kann.

Mit den Versuchen wurden zwei Lastkonstel­lationen untersucht: zunächst eine vertikale Verkehrs­belastung in Verbindung mit der zugehörigen hori­zontalen Brems­last auf der Abdeckung. Anschließend wurde eine reine Hori­zontal­belas­tung am ersten Bauteil über dem Konus beziehungs­weise über dem Adapter­ring zur Ermittlung der maximalen Belast­barkeit der Verschiebe­sicherung aufgebracht.

Prüfkörper

Versuchskaninchen aus Beton, Mörtel und Eisen: Insgesamt zwölf Probekörper wurden getestet.

Um verschiedene Einbauvarianten zu erfassen wurde der Schachtrahmen zum einen direkt auf den Konus und zum anderen auf zwei verbaute Ausgleichs­ringe gesetzt. Es wurden Aufbauten sowohl mit als auch ohne Adapter­ring und ohne und mit Verschiebe­sicherung untersucht. Pro Versuchs­aufbau wurden zwei Versuche durchgeführt. Die auftretenden Kräfte und Verschiebe­wege wurden erfasst. Insgesamt wurden an 12 Probe­körpern Versuche durchgeführt.

Ergebnisse: Besser mit Ring

Die Prüfungen der kombinierten Rad- und Brems­last haben alle Probe­körper erwartungs­gemäß ohne Beschä­digungen bestanden. Bei den reinen Scher­versuchen trennte sich dann die Spreu vom Weizen. Die Systeme mit Verschiebe­sicherung, aber vor allem die Probe­körper mit einge­bautem Adapter­ring hatten hier klar die Nase vorn.

Konus mit Adapterring und Ausgleichsring

Flexibel: Auf den Adapterring können entweder Ausgleichsringe mit Verschiebesicherung oder…

Bei dem System ohne Verschiebe­sicherung kam es bei direkt auf­ge­setztem Schacht­rahmen im Mittel bei 55 Kilo­newton zum Scher­versagen, bei Einsatz von Ausgleichs­ringen ohne Verschiebe­sicherung bei etwa 80 Kilo­newton. Das System nach neuerer Bauart mit Verschiebe­sicherung versagte bei direkt aufgesetztem Schachtrahmen im Mittel bis 90 Kilonewton. Dabei brach die als Verschiebe­sicherung vorge­sehene Betonkante aus. Bei Einsatz von Ausgleichs­ringen mit Verschiebe­sicherung blieb selbst bei der maximal aufgebrachten Scher­kraft von 132 Kilonewton alles an seinem Platz.

Stabiles System mit Adapterring

Das System mit Adapterring konnte sowohl bei direkt aufgesetztem Schacht­rahmen als auch beim Einsatz von Ausgleichs­ringen mit Verschiebe­sicherung durch Aufnahme der maximalen Scherkraft von 132 Kilo­newton überzeugen. Bei einer Schacht­sanierung kann mit dem Adapter­ring von ZarmuTEC ein System aufgebaut werden, das bezüglich der Verschiebe­sicherung den Anfor­derungen des aktuellen Normen- und Regel­werks genügt und sogar darüber hinaus noch Leistungs­reserven bietet. Die Lebens­dauer des Schacht­bauwerks und die Sanierungs­inter­valle verlängern sich. Die dicken Brummis können also kommen.

Ausblick: Berechnung der Belastung

Konus, Ausgleichsring, Rahmen der Schachtabdeckung

…direkt der Rahmen der Schachtabdeckung montiert werden.

Die IKT-Tests haben die Prüfkörper bis zum Bruch beziehungsweise bis zur Leistungsgrenze des Prüfstands mit horizontalen und vertikalen Kräften belastet. Wie sich Temperaturunterschiede auf die auftretenden Lasten auswirken und welche weiteren Prozesse – wie zum Beispiel Ermüdung und Lastüberlagerungen – Einfluss nehmen, damit will sich Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg vom Lehrstuhl für Verkehrswegebau der Ruhr-Universität Bochum eingehend befassen, um das System Schachtkopf und die auftretenden Belastungen noch besser zu verstehen. Der Hersteller ist sich sicher, dass das System mit Adapterring bei weiteren Tests wieder die Nase vorn hat.

Download Prüfbericht

Hersteller AdapTEC

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Martin Liebscher
Telefon: 0209 17806-23
E-Mail: liebscher@ikt.de

 

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