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Forschung 2018
(2018)
Die Verlegung von Kunststoffverbundmantelrohren (KMR) im Fernwärmeleitungsbau ausschließlich in zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZFSV) in der Leitungszone anstelle in Sand, ist weitgehend neu. Interesse an dieser Methode besteht aus technischer Sicht infolge höherer nachgewiesener Haltekräfte in Technikums- und Laborversuchen, die die Leitungsbewegungen reduzieren können. Es existiert jedoch noch kein praxistaugliches Berechnungsmodell bzw die Grundlagen hierfür. U.a. deswegen wird derzeit an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH.R) das Forschungsvorhaben "EnEff: Wärme - Innovative Fernwärmeverteilung - Einsatz fließfähiger Verfüllbaustoffe zur KMR-Verlegung, Arbeitspaket Bodenmechanik" durchgeführt. Es wird im Referat der Unterschied der axialen Bettung von KMR in ZFSV und Sand anhand einer analytischen Lösung vorgestellt. Diese erlaubt die Berechnung von Verschiebungen und Normalkräften für das KMR für die Bettung in ZFSV erfolgt dies unter Verwendung der mittels eines neuartigen Versuchs(behalters) Re-SIST nun bestimmbaren bisher unbekannten Kontaktwiderstandsarbeitslinie zwischen ZFSV und PE. Zur Verdeutlichung der Unterschiede bei Sand- und ZFSV-Bettung werden Ergebnisse einer vergleichenden Berechnung an einer sonst identischen KMR-Leitung vorgestellt. Diese zeigen, dass in ZFSV die Verschiebungen geringer ausfallen und weniger Leitungslange in Bewegung ist, was sich mit Beobachtungen an einer Fernwärmeleitung in Ulm deckt. Die Ausführungen gelten für das erstmalige Warmgehen.
District heating cost reduction efforts are amongst others focusing on the use of a new backfillmaterial. The OTH.R is investigating this material in regard to the engineering of buried district heating pipes.The main focus of this soil-structure interaction problem is axial bedding to reduce thermal induced elongations.The backfill material is characterized and an axial non-linear spring-based calculation method is described.Centerpiece of the method is the contact-working-resistance-line (CWRL).A new Rod-Shear-Test based testingdevice Re-SIST to investigate the CWRL for the new backfill material is presented. The investigated CWRL isdescribed and compared to the CWRL for sand, which is the conventional backfill material. Solutions using thespring-based calculation method are presented and a comparative example of calculation shows the differencein axial bedding when the new backfill material is used.
Finite element (FE)–based studies of preoperative processes such as folding,pleating, and stent crimping with a comparison with experimental inflation tests are not yet available. Therefore, a novel workflow is presented in which residual stresses of balloon folding and pleating, as well as stent crimping, and the geometries of all contact partners were ultimately implemented in an FE code to simulate stent expansion by using an implicit solver. The numerical results demonstrate that the incorporation of residual stresses and strains experienced during the production step significantly increased the accuracy of the subsequent simulations, especially of the stent expansion model. During the preoperative processes, stresses inside the membrane and the stent material also reached a rather high level. Hence, there can be no presumption that balloon catheters or stents are undamaged before the actual surgery. The implementation of the realistic geometry, in particular the balloon tapers, and the blades of the process devices improved the simulation of the expansion mech-anisms, such as dogboning, concave bending, or overexpansion of stent cells. This study shows that implicit solvers are able to precisely simulate the mentioned preoperative processes and the stent expansion procedure without a preceding manipulation of the simulation time or physical mass.
Der wissenschaftliche Untersuchungsstand von Zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZSFV) unter Zugabe von Zement und/ oder Bentonit sowie Wasser zu Grundmaterial ist gering. Die OTH Regensburg (OTH.R) untersucht im Forschungsvorhaben EnEff systematisch verschiedene ZFSV für den Einsatz im Infrastrukturbau, speziell Fernwärmeleitungen. Neben der dort hauptsächlich interessierenden Kontaktmechanik zu axialen Temperaturdehnungsbehinderung werden bodenmechanische Eigenschaften und deren Zeitabhängigkeit untersucht. Im Beitrag werden nach einer einführenden Charakterisierung von ZFSV und kurzen Darstellung der Bedeutung der Zugabe von Zement und Bentonit Ergebnisse von bodenmechanischen Untersuchungen in Abhängigkeit des Materialalters und teilweise in Referenz zum Grundmaterial (hier: Boden) vorgestellt. Im Weiteren werden zwei auf ZFSV adaptierte, zementbasierte Prognosemodelle zur Vorhersage der zeitlichen Entwicklung der Druckfestigkeit vorgestellt.
Forschungsbericht 2013
(2014)