Vertikale Stabilität

Vertikale Stabilität ist eine Auslegungsgröße bei der Verlegung von Rohrnetzen. Axiale Kräfte in Rohrleitungen können zu einem Knicken der Rohre führen. Man spricht in diesem Fall auch von globaler Instabilität. In Versorgungsnetzen treten axiale Kräfte vor allem durch Wärmedehnung auf. Auf Grund der relativ hohen Temperaturänderungen sind Netze der Fernwärme und Nahwärme stärker betroffen als Netze der Fernkälte. Die Verlegung der Rohrleitung muss daher so tief erfolgen, dass die Überdeckung eine ausreichende Stabilität bereitstellt. Die vertikale Stabilität beschreibt die Fähigkeit der Rohrleitung sich einem Ausknicken nach oben zu widersetzen. Im Gegensatz zur vertikalen Stabilität beschreibt die horizontale Stabilität die Stabilität gegenüber seitlichen Ausknickens. Bei Parallelaufgrabungen die neben oder über bestehenden Rohleitungen durchgeführt werden, müssen Vorkehrungen getroffen werden um ein Ausknicken der Leitung zu verhindern.

Die vertikale Stabilität von Rohrleitungen von Wärmenetzen sollte vor allem bei geringer Überdeckung, hohem Grundwasserspiegel und Aufgrabungen über einer bestehenden Rohrleitung geprüft werden. Die Bodenbelastung muss ausreichen um der Aufwärtsreaktion der Rohrleitung zu widerstehen. Die Bodenbelastung setzt sich dabei aus dem Gewicht der Überdeckung und dem Eigengewicht des Rohres zusammen. Die Kraft der Aufwärtsreaktion ist unter anderem Abhängig von der wirksamen Temperaturänderung, diversen Materialeigenschaften des Rohres, Rohrdurchmesser und der Anfangskrümmung. Die Reduzierung der nach oben gerichteten Kraft durch teilweises Ausknicken wird bei der Berechnung generell nicht berücksichtigt. Um Risiken durch unbekannte Eingangsgrößen in die Berechnung zu vermeiden wird mit einem Sicherheitsbeiwert gerechnet. Befindet sich die Rohrleitung vollständig oder teilweise unterhalb des Grundwasserspiegels müssen die veränderte Bodendichte und der Auftrieb des Rohres berücksichtigt werden.

Englische Übersetzung(en):

vertical stability