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Fachartikel

SN ist eine Steifigkeit, keine Festigkeit — und den Großteil trägt der Boden

Wer nach der richtigen Ringsteifigkeitsklasse sucht, findet eine Tabelle: SN4 bis einen Meter, SN8 bis drei, SN16 darunter. Die Tabellen widersprechen einander, und keine nennt das Wichtigste — wie gut der Graben verfüllt wurde.

Verfasst von Wang Lei, Produktmanager Profilwandrohr, HDPE Factory10 Min. Lesezeit
Profilwandige Entwässerungsrohre nach Durchmesser gestapelt — von außen sehen alle Klassen gleich aus

Deshalb sind Überdeckungstabellen das falsche Werkzeug. Sie beziffern die eine Größe, die man kaufen kann, und schweigen über die, die man beaufsichtigen muss.

Was die Zahl tatsächlich misst

Die Ringsteifigkeit wird nach ISO 9969 bestimmt: Ein Rohrring wird zwischen zwei Platten zusammengedrückt, und die Kraft für 3 % Durchmesserverformung wird erfasst. SN8 bedeutet 8 kN/m². Es ist eine Laboreigenschaft des Rohrs allein, ohne jeden Boden in der Nähe.

SN = EI ÷ D³

E ist der Modul des Werkstoffs, I das Flächenträgheitsmoment des Wandprofils je Längeneinheit und D der mittlere Durchmesser. Das Wandprofil ist der Grund, warum ein Wellrohr SN8 mit weit weniger Material erreicht als eine Vollwand.

A buried flexible pipe deflects under fill load until the soil at its sides is compressed and pushes back. Pipe stiffness and soil reaction share the load, and with well-compacted backfill the soil carries the larger share.Ground levelFill and traffic loadPipe deflectsresisted by SNCompacted haunchpushes back — this is E′Same on this sideskip it and the pipe goes ovalPipeSoil — the larger share when compaction is done properly
Wohin die Last tatsächlich geht. Das Rohr verformt sich, die Verfüllung an den Seiten wird zusammengedrückt und drückt zurück, bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Steiferes Rohr verformt sich allein weniger; bessere Verdichtung heißt, der Boden nimmt mehr auf.

Bemessungskriterium ist die Verformung, nicht die Steifigkeit

Niemand legt ein Entwässerungsrohr gegen Einsturz aus — der ist weit entfernt. Maßgebend ist die Verformung: wie weit das Rohr unter Überschüttung und Verkehr aus der Rundung gerät. Ab etwa 5 % beginnen die Verbindungen undicht zu werden und die Sohle verliert ihre Form; die meisten Ausschreibungen begrenzen die Langzeitverformung auf 5 %, manche auf 7,5 %.

Der übliche Weg dahin ist die Iowa-Formel, und der dominierende Term ist nicht das Rohr.

Δy/D = (Kx × W) ÷ (0.149 × SN + 0.061 × E′)

Kx ist ein Bettungsbeiwert, W die Last, SN die Rohrsteifigkeit und E′ der Verformungsmodul des Bodens. Vergleichen Sie die beiden Nenner: Der Bodenterm wird mit E′ multipliziert, und der liegt bei gut verdichtetem, körnigem Material um ein Mehrfaches über dem Beitrag des Rohrs.

Die Klassen und wohin jede wirklich gehört

Ringsteifigkeitsklassen nach EN 13476 / ISO 9969
KlasseSteifigkeitTypischer EinsatzWas sie über den Graben voraussetzt
SN22 kN/m²Dränage, kein VerkehrFast alles, die Lasten sind gering
SN44 kN/m²Flache Freispiegelkanäle, Bankette, FelderGeeignetes körniges Material, verdichtet
SN88 kN/m²Kommunalkanal unter der FahrbahnFachgerechte Bettung und Verdichtung nach Vorgabe
SN12,512,5 kN/m²Tiefe Leitungen, Schwerverkehr, schlechter BaugrundWo die Verdichtung nicht sicherzustellen ist
SN1616 kN/m²Sehr tief, oder sehr flach unter LkwSchwierige Baustellen; kauft Reserve, keine Immunität
Beachten Sie die letzte Spalte. Höhere Klassen werden überwiegend gekauft, um Unsicherheit über den Graben abzudecken, nicht weil die Tiefe es verlangt. Das ist ein legitimer Grund — nur eben nicht der, den die Überdeckungstabellen nennen.

Geringe Überdeckung ist schwieriger als große

Die Tabellen legen nahe: je tiefer, desto steifer. Halb richtig. Tiefe Überschüttung ist eine schwere, aber ruhende Last, und die Bodengewölbewirkung über einem flexiblen Rohr hilft. Der schwierigere Fall ist sehr geringe Überdeckung unter Radlasten: Die Verkehrslast kommt als wiederholte Einzellast fast ohne Gewölbewirkung an — und es sind flache Einbauten unter Lkw-Verkehr, die versagen, nicht tiefe.

Woher die Last kommt
ÜberdeckungMaßgebende LastWas die Bemessung bestimmt
Unter 0,8 mRadlasten, wiederholtVerkehrsklasse und Verdichtung — oft der härteste Fall
0,8 – 3 mÜberschüttung plus etwas VerkehrStandardbereich, SN4 bis SN8 mit guter Bettung
3 – 6 mEigengewicht der ÜberschüttungGewölbewirkung hilft; die Verdichtung bleibt maßgebend
Über 6 mÜberschüttung, großVerlangt eine Berechnung, keine Tabelle
Wasserleitung und Kabelschutzrohrbündel entlang eines offenen Grabens auf der Baustelle
Das Material zu beiden Seiten des Rohrs leistet statische Arbeit. Wird es gekippt statt lagenweise eingebaut und verdichtet, macht keine Ringsteifigkeitsklasse den Unterschied wett.

Der Teil, der in keinem Leistungsverzeichnis auftaucht

  1. 1

    Bettung

    Eine ebene, verdichtete Schicht unter dem Rohr. Auf der Grabensohle verlegt, liegt das Rohr punktuell auf statt über seine Länge.

  2. 2

    Leibungsverfüllung

    Der Keil zwischen Bettung und Kämpfer, auf beiden Seiten. Dieser Bereich wird übersprungen und leistet zugleich die meiste Arbeit — hier entsteht das hohe E′.

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    Seitenverfüllung bis zum Scheitel

    Lagenweise eingebaut und verdichtet, auf beiden Seiten gleichmäßig, sonst wird das Rohr seitlich aus der Rundung gedrückt, bevor überhaupt jemand darüberfährt.

  4. 4

    Erste Überschüttung über dem Scheitel

    300 mm ausgewähltes Material, bevor Gerät über die Leitung fährt. Diese Lage schützt das Rohr vor dem Verdichtungsgerät selbst.

Wie man es ausschreibt

  • Ringsteifigkeitsklasse und Norm zusammen nennen — SN8 nach EN 13476 bedeutet etwas; SN8 allein sagt nicht, wie gemessen wurde.
  • Bettungsmaterial und Verdichtungsanforderung im selben Abschnitt festlegen. Eine Steifigkeitsklasse ohne Verdichtungsvorgabe ist eine halbe Ausschreibung.
  • Verformungsgrenze und Zeitpunkt der Messung angeben. 5 % langfristig ist üblich; eine Kalibrierprüfung oder eine Kamerabefahrung nach der Verfüllung macht sie verbindlich.
  • Klarstellen, ob die Klasse nominell oder als Mindestwert gilt. Nominell lässt ein Toleranzband zu, ein Mindestwert nicht.
  • Bei Profilwandrohr nach der Bauart fragen — doppelwandiges Wellrohr, spiralgewickelt mit Stahlband oder massives Profilwandrohr. Sie erreichen dieselbe SN auf verschiedenen Wegen und verhalten sich auf der Baustelle unterschiedlich.
Profilwandrohr beim Einbau. Achten Sie auf das Material neben dem Rohr statt auf das Rohr — dort entscheidet sich die spätere Verformung.

Wie wir prüfen und wonach Sie fragen sollten

Die Ringsteifigkeit wird am geschnittenen Ring bei 23 °C nach ISO 9969 bei 3 % Verformung gemessen und je Charge ausgewiesen. Fragen Sie nach dem Zahlenwert statt nach der Klasse: Ein Rohr mit 8,4 kN/m² und eines mit 12,9 kN/m² werden beide als SN8 verkauft, und bei einer knappen Bemessung ist der Unterschied es wert, ihn zu kennen.

Wellrohr verlässt den Formkopf, in dem Wanddicke und Profil festgelegt werden
Die Profilgeometrie, aus der die Steifigkeit entsteht, wird am Formkopf festgelegt. Dort entsteht auch eine dünne Stelle in der Wand — deshalb wird der Ringversuch je Charge und nicht je Auftrag gefahren.

Quellen und Normen

Häufige Fragen

Ist SN8 doppelt so fest wie SN4?
Es ist doppelt so steif, und das ist nicht dasselbe. Die Steifigkeit bestimmt, wie weit sich das Rohr unter Last verformt, bevor der umgebende Boden übernimmt. Eine Verdopplung halbiert die Verformung nicht, weil der Bodenterm in der Verformungsgleichung meist mehr beiträgt als der Rohrterm.
Darf ich SN4 unter einer Straße verwenden?
Nur mit einer Berechnung, die das bestätigt. Unter der Fahrbahn wird üblicherweise SN8 ausgeschrieben, nicht weil SN4 einstürzen würde, sondern weil die Reserve für unvollkommene Verdichtung dünner ist und wiederholte Radlasten der anspruchsvolle Fall sind. Geringe Überdeckung unter Schwerverkehr ist schwieriger als große — entgegen dem, was Überdeckungstabellen nahelegen.
Erlaubt eine höhere SN-Klasse, auf Verdichtung zu verzichten?
Nein, und das ist der teuerste Irrtum im erdverlegten Rohrbau. Die Verdichtung der Leibungen erhöht den Verformungsmodul des Bodens, der der Verformung meist stärker entgegenwirkt als die Rohrsteifigkeit. Eine schlecht verfüllte SN-16-Leitung kann sich stärker verformen als eine gut verfüllte SN-8-Leitung.
Welche Verformung ist zulässig?
Die meisten Ausschreibungen begrenzen die Langzeitverformung auf 5 % des Durchmessers, manche lassen 7,5 % zu. Darüber hinaus werden Steckmuffen undicht und die Sohle verliert die Form, die sie zum Selbstreinigen braucht. Die Grenze gehört in die Ausschreibung, zusammen mit der Frage, wie und wann sie nachgewiesen wird.
Ist spiralgewickeltes, stahlverstärktes Rohr dasselbe wie doppelwandiges Wellrohr bei gleicher SN?
Sie erreichen dieselbe Ringsteifigkeit über verschiedene Bauarten und verhalten sich auf der Baustelle unterschiedlich. Stahlverstärkte Wickelrohre erreichen hohe SN in großen Durchmessern mit weniger Material; doppelwandiges Wellrohr ist leichter zu handhaben und wird anders verbunden. Fragen Sie, worauf sich ein Angebot bezieht.

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