Bestimmung der technischen Restnutzungsdauer von Betonrohren in Ortsentwässerungsanlagen

Schriftenreihe des Lehrstuhls Abfallwirtschaft und des Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft (TL100), Band: 15

Das Ziel der vorgelegten Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der technischen Restnutzungsdauer von bereits verbauten und vorbelasteten Beton- und Steinzeugrohren. Dadurch soll vor allem Thüringer Kanalnetzbetreibern ermöglicht werden, dass die technische Restnutzungsdauer ihrer Netze bestimmt werden kann. Entsprechend dieser Zielstellung ergeben sich zwei ableitete Schwerpunkte aus praxisrelevanten Fragestellungen. Der erste Ziel soll die Entwicklung eines Verfahrens sein, bei welchem die technische Restnutzungsdauer über allgemeine und korrosive Bauzustandsveränderungen prognostisch bestimmt werden kann.
Diese prognostische Bestimmung soll auf Zustandsübergangsfunktionen basieren, wodurch Rückschlüsse auf Verweildauern der Kanäle in den einzelnen Zustandsklassen möglich werden. Es sollen sowohl für allgemeine als auch für korrosive Bauzustandsveränderungen Zustandsübergangsfunktionen betrachtet und berechnet werden. Die Kanalnetzbetreiber sollen so in die Lage versetzt werden, dass sie über eine solche Prognose betriebswirtschaftliche und bedarfsorientierte Instandhaltungskonzepte für ihre Netze umsetzen können.
Das zweite Ziel ist die Entwicklung eines Simulationsverfahrens zur materialspezifischen Bestimmung der technischen Restnutzungsdauer von Einzelrohren und Netzabschnitten. Es soll ein Verfahren entwickelt werden, welches die Beanspruchungen von bereits verbauten und vorbelasteten Beton- und Steinzeugrohren im Echtzeitbetrieb simuliert. Dabei sollen die in Abwasserkanälen vorliegenden Beanspruchungen annährend nachgebildet werden. Basierend auf den Simulationsergebnissen soll über den Ansatz materialspezifischer Kenwerte die Ableitung von Resttragfähigkeiten und Schädigungstiefen für einen weiteren Nutzungszeitraum möglich werden. Im Ergebnis der Modellierung des Schädigungsverlaufs können wissenschaftlich fundierte Entscheidungen zum Zeitpunkt und Umfang von Sanierungs- und Erneuerungsverfahren getroffen werden. Ziel der Simulations- und Prognoseverfahren ist die Bestimmung der technischen Restnutzungsdauer vorbelasteter Beton- und Steinzeugkanäle bis zum Erreichen einer festgelegten Schadens- oder Ausfallgrenze.
Damit soll zu einem beliebigen Zeitpunkt für Beton- und Steinzeugrohre der Vergleich zwischen der betriebswirtschaftlich angesetzten Nutzungsdauer und der realen technischen Restnutzungsdauer realisierbar werden. Weiterhin ist durch den Rückschluss auf die verbleibende technische Restnutzungsdauer eine Anpassung der aktuellen Abschreibungssätze umsetzbar.
Die Findung der wissenschaftlich begründeten Ergebnisse soll über folgende Bearbeitungsschritte realisiert werden:

• Analyse der Beanspruchungen von Abwasserkanälen auf Grundlage einer Literaturrecherche zur Entwicklung eines Beanspruchungs- und Anforderungsprofils
• Analyse zu Schädigungsverläufen und den entsprechenden Veränderungen der Eigenschaften durch chemische, biogen-chemische und physikalische Beanspruchungen
• Eigene Untersuchungen zur Signifikanz von Korrosionsschäden in Abwasserkanalnetzen
• Entwicklung eines Prognoseverfahrens, das auf der Ermittlung und Berechnung von Zustandsübergangsfunktionen von Abwasserkanälen im Freistaat Thüringen basiert.
• Eigene Untersuchungen an vorbelasteten Beton- und Steinzeugrohren zur Analyse von Schädigungsverläufen und Kennwerten im Echtzeitbetrieb
• Entwicklung eines Verfahrens zur Simulation von Beanspruchungen in Abwasserkanälen auf Grundlage einer Modifikation der Umgebungsbedingungen
• Durchführung von Simulationsversuchen
• Überprüfung der Versuchsergebnisse auf deren Korrelation zwischen Echt- und Kurzzeitbetrieb auf der Grundlage von Untersuchungen zu Festigkeits- und Materialkennwerten bereits vorbelasteter Kanäle durch den Verfasser sowie mit Hilfe von Literaturrecherchen.
• Einbindung und Umsetzung der Ergebnisse der Prognose- und Simulationsverfahren auf den Echtzeitbetrieb