Rohrsysteme im Tiefbau
Rohrsysteme im Tiefbau sind komplexe Netzwerke aus Rohren, Leitungen und Kanälen, die Flüssigkeiten, Gase oder anderen Medien unter der Erde transportieren. Diese Systeme sind entscheidend für die Versorgung mit Wasser, Gas, Elektrizität, Kommunikationsleitungen und Abwasserentsorgung. Da die unterirdischen Trassen immer weiter zunehmen, sind die Anforderungen hoch.
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Funktionen und Arten von Rohrsystemen im Tiefbau:
Der Tiefbau steht vor der Herausforderung, innovative Lösungen zu implementieren, um eine sichere, zuverlässige und umweltfreundliche Versorgung und Entsorgung zu gewährleisten.
Versorgungssicherheit:
Rohrsysteme gewährleisten eine zuverlässige Versorgung mit Trinkwasser, Gas, Strom und anderen lebenswichtigen Ressourcen. Hierzu gehören Wasserversorgungsleitungen, Kanalisationssysteme und Kläranlagen.
Entsorgung und Umweltschutz:
Abwasser- und Kanalsysteme sind elementare Entsorgungslösungen, die zur Vermeidung der Umweltverschmutzung beitragen.
Verkehrsinfrastruktur:
Rohrsysteme für Straßen- und Schienenverkehr unterstützen die Aufrechterhaltung sicherer Verkehrsbedingungen.
Hierzu zählen Entwässerungssysteme, Straßenentwässerung und Tunnelbau.
Energie-Infrastruktur:
Elektrizitätsleitungen, Gasleitungen und Fernwärmenetze bilden das Rückgrat der Energieversorgung.
Kommunikation:
Das Verlegen von Leitungen für Telekommunikation und Breitbandinternet ermöglicht eine effiziente Verbreitung von Informationen innerhalb der Gesellschaft. Glasfaserkabel und Kupferleitungen bilden das Netzwerk moderner Kommunikation.
Herausforderungen und Zukunftsperspektiven
Altersbedingter Verfall:
Viele bestehende Rohrsysteme sind veraltet und erfordern eine Modernisierung, um den aktuellen Anforderungen gerecht zu werden.Nachhaltigkeit:
Bei der Planung neuer Rohrsysteme steht die Integration von nachhaltigen Materialien und Technologien im Fokus, um Umweltauswirkungen zu minimieren.Digitalisierung:
Die Integration von Sensoren und Überwachungssystemen ermöglicht eine effiziente Fernüberwachung und Wartung von Rohrsystemen.
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Versorgungsleitungen
Versorgungsleitungen sind Rohrleitungen, die über den Hausanschluss die Versorgung von Gebäuden mit Wasser, Fernwärme, Gas, Elektrizität und Telekommunikation sicherstellen. Darüber hinaus umfassen sie auch Leitungen für Abwasser und ähnliche Zwecke.
Die Versorgungsleitungen für Gas haben die Aufgabe, Erdgas oder andere Brenngase zu transportieren und diese auf die Verbraucher zu verteilen. Diese Leitungen sind in der Regel gelb und bestehen in der Regel aus Polyethylen (HDPE).
Um eine effiziente Stromversorgung sicherzustellen, ist vor dem endgültigen Anschluss eine sorgfältige Analyse nötig, welche Leitungen bereits vorhanden sind. Stromleitungen sind durch die Farbe Rot gekennzeichnet.
Erdkabeltrassen spielen für Stromnetze, die u. a. auf Erneuerbare Energien ausgelegt sind, eine wichtige Rolle. Im Hinblick auf diese sensible Infrastruktur sind spezielle Kabelschutzsysteme, z. B. langlebige, temperaturbeständige Kunststoffrohre aus Polyvinylchlorid notwendig, die sich auch für Höchstspannungskabel eignen.
Blau gekennzeichnete Wasserleitungen bestehen aus Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP) oder korrosionsbeständigem Stahl, innen aus verzinktem Kupfer oder Kunststoff. Da bei saurem Wasser zu viel Kupfer aus den Rohren gelöst werden könnte, dürfen reine Kupferrohre nicht für Trinkwasser verwendet werden.
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Kommunikationsleitungen
Intelligente, leistungsfähige Infrastrukturen der Telekommunikation werden überall gebraucht - in öffentlichen, gewerblichen und privaten Bereichen. Sensible Datenübertragungen werden dabei von spezifischen Schutzmantelrohrsystemen geschützt. Je nach Anforderungsprofil können bspw. Mehrfachrohre für verschiedene Einsatzbereiche, wie dem Breitbandausbau, mit Innenrohren ausgestattet werden. Das Rohr-in-Rohr-System ist für gängige Verlegungsverfahren geeignet: Erdverlegung, Einfräsen in Kabelschächte, Einschieben in Rohranlagen, Spülbohrverfahren.
Fernwärmeleitungen
Der Bau von Fernwärmeleitungen stellt innerhalb der Versorgungsleitungen eine besonders anspruchsvolle Aufgabe dar. Die sorgfältige Suche nach der optimalen Trasse erfordert eine gründliche Untersuchung bereits existierender Leitungen für Strom, Wasser und Daten. Falls keine geeignete Lücke für die neue Fernwärmeleitung vorhanden ist, wird eine Neuanordnung des bestehenden Trassenverlaufs erforderlich. Aufgrund der Notwendigkeit, Temperaturspannungen auszugleichen, sind diese Leitungen auch technisch besonders herausfordernd. Dies führt dazu, dass die Trassenplanung, insbesondere bei hoher Trassendichte, zu einer äußerst komplexen Angelegenheit wird.
Tankstellen Rohrsysteme
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Spezifische Rohrsysteme werden als ein- oder doppelwandiges Rohrsystem für unterirdische Kraftstoffleitungen von Tankstellen konzipiert und mit einer Umhüllung durch ein Stegmantelrohr versehen, das im Schadensfall den Abflussraum für Kraftstoff bildet. Lecküberwachungen sind damit auch möglich. Das Mediumrohr besteht aus einem gewellten Innenrohr aus Edelstahl mit hoher Korrosionsbeständigkeit.
Darüber hinaus gibt es Rohrleitungen, die speziell für den unterirdischen Transport von Autogas (LPG) in Tankstellen ausgelegt sind. Manche Leitungen halten Betriebstemperaturen von bis zu –50 °C und den Betriebsdruck von PN 25 (360 PSI) aus. Das reicht in jedem Fall für propanreiche Autogas-Gemische.
Verlegen von Versorgungsleitungen
Typischerweise erfolgt die Installation von Versorgungsleitungen entweder durch das Ausheben von Gräben oder dem Verlegen in Schutzrohren. Beim Grabenverfahren wird ein Graben ausgehoben, die Leitungen darin platziert und anschließend wieder verfüllt. Die Verlegung in Schutzrohren gewährt zusätzlichen Schutz und macht Wartungs- sowie Reparaturarbeiten leichter.
Materialien für Versorgungsleitungen
Die Materialauswahl ist vielseitig und hängt von der Art der zu übertragenden Versorgung ab. Wasserleitungen werden aus unterschiedlichen Materialien wie Metall (beispielsweise Stahl) oder Kunststoff (beispielsweise PE) gefertigt. Aus Metall oder Polyethylen bestehen Gasleitungen. Stromleitungen setzen sich häufig aus Materialien wie Kupfer oder Aluminium zusammen. Telekommunikationskabel können sowohl aus Glasfaser als auch aus Kupfer gefertigt sein.
Qualitativ hochwertige Materialien wie Polyethylen, Polypropylen und PVC sind äußerst zuverlässig und werden u. a. für Mehrschichtrohre und Vollwandrohre verwendet. Das macht sie bei Stadtwerken, Netzbetreibern, Energieversorgern und Bauunternehmen professionell einsatzfähig. Die Rohre erfüllen höchste Qualitätsstandards und halten selbst widrigen Bedingungen stand.
Im Außenbereich werden Kanalgrundrohre (KG-Rohre) als Abwasserrohre im Erdreich verlegt. Diese leiten das Abwasser vom Gebäude in die öffentliche Kanalisation. KG-Rohre bestehen aus hartem Polyvinylchlorid (PVC-U) und werden an ihrer orange-braunen Farbe erkannt.
Die Farben der Kanalgrundrohre grau, grün, blau und orange-braun kennzeichnen den spezifischen Einsatz des jeweiligen Abwasserrohrs sowie seine Leistungsmerkmale. Zu den entscheidenden Kriterien der Klassifizierung zählen Temperaturbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen.
Die Widerstandsfähigkeit eines KG-Rohres wird gemessen und ausgedrückt in Ringsteifigkeit (Stiffness Number) als Maßeinheit. Diese misst den Widerstand der Belastung, die senkrecht auf das Rohr einwirkt. Die Ringsteifigkeit gibt die Belastung pro m2 an, bei welcher sich das Rohr um 3 % seines Durchmessers verformt. Die Stiffness Numbers (SN-Kategorien) erstrecken sich von SN 2 mit einer Belastung von 204 Kilogramm pro m2 bis SN 16 mit einer Belastung von 1632 Kilogramm pro m2.
Entsorgungsleitungen
Der Tiefbau mit seinen Rohrsystemen hat erheblichen Einfluss auf das tägliche Leben. So wichtig wie die Versorgung mit Wasser ist die Entsorgung des Abwassers. Damit die Infrastrukturen unterhalb der Oberfläche langfristig einsatzfähig bleiben, kommt es auf beste Qualität und beste Materialeigenschaften von Kanalrohr- und Schachtsystemen sowie dessen Zubehör an.
Entsorgung mit Rohrsystemen und Abläufen
Genau wie die Bereitstellung von (Trink-)Wasser gehört die Entsorgung von Abwasser zu jedem Haushalt. Dafür bedarf es robuster und langlebiger Rohre, Schächte und Kanäle mit den entsprechenden Rohrsystemen.
Mit einem intelligenten System zur Hausentwässerung, zu denen Kanalgrundrohre gehören, wird Abwasser zuverlässig aus dem Gebäude in die Kanalisation geleitet, ohne dass es sich im Kanal staut und dadurch zu Kellerüberflutungen kommen kann. Mit einer Rückstauklappe gelingt es, das Abwasserrohr vor zurücklaufendem Wasser zu sichern.
Schalldämmende Rohrsysteme zur Hausentwässerung werden bspw. nach DIN EN 1451-1 aus Polypropylen hergestellt. Sie halten selbst heißem Wasser stand.
Materialien für Rohrsysteme
Polyethylen (PE):
Dieser thermoplastische Kunststoff entsteht durch Polymerisation von Ethen. Je nach Verzweigungsgrad der Polyethylen-Makromoleküle werden unterschiedliche PE-Typen für verschiedene Anwendungen erzeugt. Kanalrohre bestehen aktuell - nach Einsatzzweck - aus PE 80, PE 100 oder PE 100RC.
Polypropylen (PP):
Ein thermoplastischer Kunststoff wird durch die Polymerisation von Propen hergestellt und verfügt über hohe Steifigkeit auch im Bereich höherer Temperaturen. Für Kanalrohre aus Polypropylen sind eine gute Steifigkeit und die hohe chemische Beständigkeit charakteristisch.
Polyvinylchlorid (PVC-U):
Der thermoplastische Kunststoff wird hergestellt durch die Polymerisation von Vinylchlorid.
Eigenschaften von Kunststoffrohrsystemen
Korrosionsschutz
Temperaturbeständig
Steifigkeit und Festigkeit
Bestes hydraulisches Verhalten
Stabil und flexibel
Chemisch widerstandsfähig
Gut zu verarbeiten
Das Verbundmaterial besteht aus einer Matrix von Kunststoff und Glasfasern. Die Polymermatrix besteht aus Epoxidharz, Vinylesterharz oder einem thermisch aushärtbaren Polyesterharz. Diese Harzkomponente gewährleistet dem Produkt Umwelt- und Chemikalienbeständigkeit, dient als Bindemittel für die Fasern in der Lamellenstruktur und definiert die Form des GFK-Werkstücks. Die Festigkeit des Materials wird durch die Glasfasern erreicht, die entweder zufällig oder gezielt angeordnet werden können. Die am häufigsten verwendete Art von Glasfasern für GFK ist E-Glas, auch als Aluminium-Borosilikat-Glas bekannt. E-CR-Glas, das elektrisch und chemisch beständig ist, findet ebenfalls in Anwendungen Verwendung, die einen besonders hohen Schutz gegen Säureangriffe erfordern.
Eigenschaften von GFK:
Geringes Gewicht
Hohe mechanische Festigkeit
Beständigkeit gegen Chemikalien
Korrosion und UV-Strahlung
Temperaturstabilität und Umweltfreundlichkeit
Wasserundurchlässig
Flammhemmend, sehr haltbar, lange Lebensdauer
Das Anwendungsspektrum von GFK-Rohrsystemen ist heute breit gefächert: von Abwassersystemen und Trinkwasserleitungen über Speichertanks, Entwässerungsrohre, Kraftwerksleitungen, industrielle Rohrleitungssysteme bis hin zu Sanierungslösungen mit speziellen, nicht-kreisförmigen Rohrprofilen. Die Methoden, mit denen die Rohre installiert werden können, sind ebenso vielfältig und umfassen Grabenverbau, oberirdische Verlegung, Verlegung auf Auflagern und Aufhängungen, Unterwasserverlegung und grabenlose Technologien wie Relining und Vortrieb.
Wie Kunststoff ist Steinzeug sehr langlebig und korrosionsfest. Des Weiteren ist Steinzeug sehr fest und dicht, absolut feuerfest und zu 100 % recycelbar. Aber als keramisches Erzeugnis ist es viel schwerer und teurer als Kunststoff.
Aus diesen Gründen wird Steinzeug nur für innen und außen glasierte Rohre verwendet, die am Einsatzort extrem starken Belastungen ausgesetzt sind. Dieses Steinzeug besteht aus Ton, Wasser und Gesteinen mit hohem Aluminiumoxid-Anteil (Schamotte).
Abwasserkanäle aus Beton haben eine lange Tradition und auch Grundleitungen im Kanal bestehen häufig aus Betonrohren. Wenngleich der Werkstoff viel schwerer als Kunststoff oder GFK ist, behält er jedoch auch bei hochtemperiertem Abwasser seine Form.
Vorteile von Beton als Kanalrohr:
Dauerhaft dicht
Langlebig und druckfest
Korrosionsfest
Nicht brennbar
Beständig gegen aggressive Medien
Instandsetzbar
Recycelbar
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Betonrohre für den Transport von Wasser
Eingesetzt werden Betonrohre unter anderem für Wasserversorgung, für Bewässerungsleitungen, als Schutzrohrleitung, und im Hochwasserschutz. Als vorgefertigte Bauelemente im Tiefbau dienen horizontal aneinandergereihte Betonrohre dem Transport von Regen- oder Schmutzwasser. Nennweiten reichen von DN 100 bis DN 3600 mm, allerdings ist die Größe der Betonrohre aufgrund des Transports und der Handhabung vor Ort begrenzt. Zusätzliche Unterscheidungsmerkmale betreffen Querschnittsform, Betongüte, Rohrverbindungsart, Herstellungsverfahren und Armierungsart.
Regulär erfolgt die Verlegung der Betonrohre im Tiefbau in offener Bauweise, die Erdoberfläche wird dafür geöffnet. Alternativ können die Rohre im Vortriebsverfahren verlegt werden, das bedeutet, mithilfe der geschlossenen Bauweise werden die Rohre im grabenlosen Leitungsbau direkt unter der Erde vorangetrieben.
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