Statische Berechnung von Abwasserkanälen und -leitungen – was ändert sich?

Das Arbeitsblatt A 127 wird derzeit analog zur bereits fertiggestellten DWA-A 161 überarbeitet. In diesem Beitrag sollen die wichtigsten Änderungen in DWA-A127-1 kurz dargestellt werden, die dem Bearbeitungsstand von Dezember 2017 entsprechen. Der Gelbdruck ist im Jahr 2018 vorgesehen.

Einige kleinere Änderungen

Die Werkstoffkennwerte werden wie für alle verwandten DWA-Regelwerke in DWA-A 127-10 ausgelagert. Analog zu den europäischen Normen und der DWA-A 161 wird das semi-probabilistische Sicherheitskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten eingeführt. Für den Einsatz von numerischen Verfahren (Finite Elemente Methode) werden allgemeine Hinweise gegeben. Rein formal ist die neue Bezeichnung von A0 statt A4 und B0 statt B4, um eine logische Reihung (abnehmende Verdichtung) der Einbaubedingungen zu erhalten. Bei der Bezeichnung der anstehenden Böden werden Untergruppen analog DWA-A 161 eingeführt. Die Einteilung des Verfüllmaterials bleibt wie gehabt. Bei G4 (bindiger Boden) reduziert sich der innere Reibungswinkel von 20° auf 15°.

Zeitweise fließfähige, selbstverdichtende Verfüllbaustoffe (ZfsV)

Bei Einsatz von ZfsV kann nur mit A 127 gerechnet werden, wenn auch nach vollständigem Aushärten bodenähnliches Verhalten vorliegt. Dies ist durch ein Datenblatt nachzuweisen (zum Beispiel Verformungsmodul E_B in Abhängigkeit von der Zeit). Zusätzliche Nachweise im Bauzustand für Auftrieb und Beulsicherheit sind zu führen. Anzunehmender Auflagerwinkel ist 2α = 120° beziehungsweise 90° bei Einsatz von Spundwandverbau. Als Vorteil darf α_B = f₁ = f₂ = 1 angesetzt werden. Eine rechnerische Mindestgrenze gilt für die Grabenbreite mit b_g = da + 2 x 0,15.

Berücksichtigung der Unterrammung bei Spundwandverbau

Bisher wurde zur Berücksichtigung dieses Effektes auf den Arbeitsbericht der ATV-AG 1.5.5 verwiesen. Nun wird die Erhöhung der Ausladung beschränkt auf a_s ≤ 2 beziehungsweise a_s ≤ a_r + b_g/da. Letzteres begrenzt den Einfluss der Unterrammung maximal bis zur Grabenmitte. Durch a_s erhöht sich die Lastkonzentration auf dem Rohr. Zudem wird der Faktor k_s begrenzt, der die Verringerung des Auflagerwinkels und die Konzentration der Last in Mitte des Rohrscheitels berücksichtigt. Statt k_s = 1,3 wird k_s = 1 für ≤ DN 800 und k_s = 1,2 für ≥ DN 1200 angesetzt. Zwischenwerte dürfen interpoliert werden. Diese Maßnahmen begünstigen alle Rohrdimensionen um mindestens 8 % und kleine Rohre deutlich stärker.

Neue Verkehrslasten

Bei Verkehrsbelastung darf jetzt auch die horizontale Stützwirkung aus der Verkehrslast in reduzierten Form angesetzt werden, da die enthaltenen Stoß-(Schwing-)beiwerte von 1,2 (Straße) und 1,5 (Flugbetrieb) rausgerechnet beziehungsweise auf redΦ_2,H,dyn = 0,5 (redΦ₂  + 1) (Bahn) reduziert werden. Der Seitendruckbeiwert ist voraussichtlich mit k₂ = 0,4 vorgesehen. Grundsätzlich gelten für die zulässige Stahlspannung geschweißter Bewehrung beim Ermüdungsnachweis die neuen deutlich strengeren Werte nach DIN EN 1992-1-1/NA (z. B. für 2x10⁶ Lastwechsel nutzbare 64,3 N/mm² statt früher 80 N/mm²). Die Straßenverkehrslasten nach DIN 1072 werden durch das Lastmodell LM1 und Ermüdungslastmodell 3 (ca. 40 % von LM 1) aus DIN EN 1991-2 ersetzt. LM 1 ist eine Tandemachse mit Radlasten von 150 kN auf 0,4 x 0,4 m mit Achsabstand von 1,2 m. Mehrere Fahrstreifen und enge Fahrbahn werden berücksichtigt. Durch den Anpassungsfaktor α_Q lässt sich die Lasthöhe noch variieren. Mit α_Q = 0,8 werden die gleichen Radlasten wie bei SLW 60 aber mit geringerem Abstand erreicht. Da LM 1 als Ersatzlast für Brücken gilt, was nicht direkt mit der Belastung über Rohren zu vergleichen ist, erscheint α_Q = 0,8 durchaus als ausreichend. Kritisch ist anzumerken, dass die Straßenverkehrslasten abhängig von der Rohrbaulänge sind und es bei Überdeckungshöhe 1 m einen Sprung in der Belastungskurve gibt. Außerdem wird die positiv wirkende Stützwirkung nur aus einer Radlast ermittelt, die Belastung aber aus zwei Fahrstreifen (8 Radlasten). Die Eisenbahnverkehrslasten werden analog der RIL 836 mit gegenüber der alten Fassung etwas veränderten Lasten, deutlich erhöhten Schwingbeiwerten und auch für eine Überdeckung zwischen 1,1 m und 1,5 m angegeben. Der Nachweis für Ermüdung ist in der Regel für 10⁸ Lastwechsel (s. ELTB) zu führen. Bei parallel zum Gleis liegenden Rohren kommt es für die Belastung auf die Lage im inneren oder äußeren Druckbereich an. Der Ermüdungsnachweis kann hier gegebenenfalls für eine geringere Lastwechselzahl geführt werden oder entfallen.

Zusammenfassung

Die Überarbeitung von DWA-A 127 wurde erforderlich, um Konformität zu aktuellen Europäische Regelwerken (z. B. Teilsicherheitsbeiwerte, Verkehrslasten) herzustellen, Änderungen der Bahnvorschriften zu berücksichtigen, Verbesserungen vorzunehmen (zum Beispiel bei Unterrammung) und Ergänzungen (zum Beispiel Zfs-Verfüllbaustoffe, bahnparallele Leitungsführung) einzubringen.