Wechselwirkungsverhalten von thermisch beanspruchten Rohren und zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen

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dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.15488/10904
dc.identifier.uri https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/10986
dc.contributor.advisor Achmus, Martin
dc.contributor.advisor Neidhart, Thomas
dc.contributor.author Wolfrum, Dominik eng
dc.date.accessioned 2021-05-11T08:12:55Z
dc.date.available 2021-05-11T08:12:55Z
dc.date.issued 2021
dc.identifier.citation Wolfrum, Dominik: Wechselwirkungsverhalten von thermisch beanspruchten Rohren und zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen. Hannover : Gottfried Wilhelm Leibniz Universität, Diss., 2021, xx, 245 S. DOI: https://doi.org/10.15488/10904 eng
dc.description.abstract Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (kurz: ZFSV) und erdverlegten, thermisch beanspruchten Rohren und die Entwicklung eines Berechnungsansatzes, mit dem das Tragverhalten der Rohre genauer beschrieben werden kann. Zu den thermisch belasteten Rohren zählen Fernwärmeleitungen sowie Übertragungsleitungen für hohe Gleichspannungen. Zur Berechnung der Verschiebungs- und Normalkraftverläufe entlang der Rohre ist vor allem die Kenntnis über den Widerstand gegen temperaturbedingte axiale Rohrverschiebung maßgebend. Der Verschiebewiderstand wird mit speziell entwickelten, kleinmaßstäblichen Versuchen im Labor untersucht und in Abhängigkeit des Probenalters und der Normalspannung dargestellt. Da die Normalspannung Einfluss auf die Größe des Widerstands hat, wird ein Großversuch durchgeführt, mit dem aus der radialen Temperaturausdehnung des Rohres auf die Kontaktnormalspannungsänderung geschlossen werden kann. Es wird bei dem Großversuch sowie bei den kleinmaßstäblichen Laborversuchen ein quasi-kontinuierlich messendes faseroptisches Messsystem eingesetzt, mit dem die Dehnungen bzw. Stauchungen des Rohres und des ZFSV bestimmt werden können. Aus den Versuchen wird gefolgert, dass im Vergleich zu nichtbindigen Böden, zwischen dem Rohr und dem ZFSV Adhäsionskräfte auftreten, die zu deutlichen Verschiebewiderständen führen. Da es aktuell keine Regelwerke sowie wissenschaftliche Untersuchungen gibt, mit denen zuverlässig ein thermisch beanspruchtes Rohr bemessen werden kann, bei dem auch Adhäsionskräfte an der Kontaktfläche berücksichtigt werden, ist eine Bemessung von in ZFSV verlegten Rohren aktuell nicht möglich. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Tragverhalten solcher Rohrleitungssysteme untersucht und die Grundlagen für die Bemessung erstellt. Aus den kleinmaßstäblichen Laborversuchen, dem Großversuch sowie mit numerischen Untersuchungen wird das Kontaktverhalten analysiert und eine Arbeitslinie entwickelt, die den Verschiebewiderstand in Abhängigkeit der axialen Rohrverschiebung wiedergibt. Mit dieser Kontaktwiderstandsarbeitslinie wird ein Stab-Feder-System und ein halbanalytischer Berechnungsansatz entwickelt, mit denen die Normalkräfte und Verschiebungen von erdverlegten, thermischen beanspruchten Rohren berechnet werden können. ger
dc.description.abstract The presented thesis is about the investigation of the interaction between Temporarily Flowable Backfill Materials (abbreviation: TFB) and buried, thermally stressed pipes and the developement of a calculation method the load-bearing behavior of the pipes can be described more precisely. Thermally stressed pipes include district heating pipelines and transmission lines for high DC voltages. Knowledge of the resistance to temperature-induced axial pipe displacement is essential in order to estimate the displacements, as well as the normal force distribution along the pipes. The resistance to displacement is investigated in the laboratory, using specially developed small-scale tests, and is presented depending on the specimen age and normal stress. Since the normal stress has an influence on the magnitude of the resistance, a large-scale test is carried out to conclude from the radial temperature expansion of the pipe to the contact normal stress change. A fiber-optic measuring system is used in the large-scale test as well as in the smallscale laboratory tests to determine the expansion or compression of the pipe and the TFB. It is concluded from the tests that, compared to non-cohesive soils, adhesive forces occur between the pipe and the TFB, which lead to significant resistance to displacement. Since there are currently no regulations or scientific studies to reliably dimension a thermally stressed pipe, which also take into account adhesive forces on the contact surface, it is not possible at the moment to dimension pipes buried in TFB. In this work the load-bearing behavor of such pipeline systems is examined and the basics for the design are created. From the small-scale laboratory tests, the large-scale test and numerical investigations, the contact behaviour is analysed and the interface-resistance-characteristics is developed that shows the resistance to displacement as a function of the axial pipe displacement. With this interface-resistance-characteristics, a rod-spring based system and a semi-analytical calculation method are developed to allow the calculation of the normal forces and displacements of buried, thermally stressed pipes. eng
dc.language.iso ger eng
dc.publisher Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
dc.rights CC BY 3.0 DE eng
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/ eng
dc.subject thermal expansion eng
dc.subject Temorarily Flowable Backfill Material eng
dc.subject TFB eng
dc.subject pipe static eng
dc.subject interface-resistance-characteristics eng
dc.subject adhesive force eng
dc.subject ZFSV ger
dc.subject Zeitweise fließfähige, selbstverdichtende Verfüllbaustoffe ger
dc.subject erdverlegte Rohre ger
dc.subject Rohrstatik ger
dc.subject warmgehende Rohre ger
dc.subject Kontaktwiderstandslinie ger
dc.subject Adhäsionskraft ger
dc.subject thermische Ausdehnung ger
dc.subject.ddc 550 | Geowissenschaften eng
dc.subject.ddc 624 | Ingenieurbau und Umwelttechnik eng
dc.title Wechselwirkungsverhalten von thermisch beanspruchten Rohren und zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen ger
dc.type doctoralThesis eng
dc.type Text eng
dc.description.version publishedVersion eng
tib.accessRights frei zug�nglich eng


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