Wasserleitungsrohre aus Spannbetonvon J. van DijkDie schon seit Jahrzehnten hier zu Lande bekannten Betonrohre,die zur F?rderung von unter Druck stehendem Wasser bestimmtsind, zerfallen in zwei Gruppen:I Betonrohre, bewehrt mit Rundstahl ;2. Betonrohre, versehen mit einem Stahlmantcl und einerBewehrung mit Rundstahl.Die erstgenannten Rohre entlehnen ihr Widerstandsverm?gengegen innenseitigen ?berdruck haupts?chlich der Zugfestigkeitdes Betons. In der sozusagen lediglich auf Zug beanspruchtenRohrwand erleidet die Bewehrung bis zum nachgeben des Betonsnur geringe Zugspannungen. Da die Wandst?rke dieser Rohreauf grund ?konomischer Erw?gungen innerhalb gewisser Grenzengehalten werden muss, ist ihr Anwendungsgebiet f?r gr?ssereDurchmesser auf verh?ltnism?ssig niedrige Arbeitsdr?cke be-schr?nkt.Die Rohrtype der zweiten Gruppe ist dieser Einschr?nkung ingeringerem Masse unterworfen, denn es bleibt nach ?berschrei-tung der Betonzugfestigkeit die Wasserdichtheit durch dieAnwesenheit des Stahlmantels verb?rgt. Jedoch kann auch indiesem Falle die normale Weise f?r die Bewehrung zul?ssigeSpannung nicht in ihrem vollen Umfange ausgen?tzt werden, ohneden konstruktiven Zusammenhang zu gef?hrdenMit der Technik des Vorspannens konnte das Anwendungsgebietvon Betonrohren erheblich erweitert werden Die Gr?sse derVorspannung wird so gew?hlt, dass die Zusammendr?ckung derBetonwand nicht ?berschritten wird durch die Ausdehnung in-folge des innenseitigen Wasser?berdruckes.Die Entwicklungsm?glichkeit der Technik zur Erzeugung vor-gespannter Betonrohre wurde in Holland kurz nach dem Kriegedadurch so aussichtsreich, dass die Haager 'Duinwaterleiding',dann die Trinkwasserleitungen der Stadt Amsterdam und derWasserleitungsbetrieb der Provinz Nord-Holland (u. zwar kom-biniert in der Wasserleitungsgesellschaft Rijn-Kennemerland A.G.,abgek. W.R.K.) ihre Pl?ne betreffend die Zufuhr von Flusswassernach dem D?nengebiet zur Ausf?hrung gebracht haben. F?r dieseLeitungen, die 45 beziehungsweise 77 km lang und f?r einen ?ber-druck von 6 bis 7 at? bestimmt sind, w?hrend die Rohrdurch-messer 1,50 m, 1,40 m und 1,20 m betragen, war das Rohr ausSpannbeton die angewiesene Konstruktion. Die Rohrelementesind 5 und 6 m lang.In enger Zusammenarbeit mit der liefernden Firma, der N.V.Betondak zu Gorinchem, wurden folgende Konstruktionengew?hlt1), die durch die Abbildungen I und 2 verdeutlicht werden.1) Siehe auch: Die Zeitschrift 'Water' von 12 u. 16 Oktober 1950: DieRohre i?r die Zufuhrleitung von Bergambacht nach Scheveningen vonir A. Gurck.Abb. 3. Entschalen eines KernrohresAbb. 4. Pr?fung der gewickelten Kernrohre Abb. 5. Transport von Spannbeton-ArkelrohrenAbbildung I erl?utert die f?r die Haager Rohrleitung verwendeteKonstruktion; hierbei wird das Kernrohr mit zwei verzinktenStahlringen versehen, die genauestens masshaltig sind. Auf derRohrseite dieser Ringe ist eine leichte Konstruktion aus Stahl-blech angeschweisst, von welcher ein Flansch in die Rohrwandreicht. Dadurch nun, dass das Kernrohr in seiner L?ngenrichtungvorgespannt ist, verhindert dieser Flansch das Eindringen vonWasser zwischen Flansch und Betonrohr, und das Kernrohr da-zwischen wird ausschliesslich auf inneren Wasserdruck belastet.Die Konstruktion, bekannt als Arkelrohr, ist gesetzlich gesch?tzt,Bei der zweiten in Abb. 2 angegebenen Konstruktion, die f?r dieRohrleitung der W.R.K. verwendet wurde, werden die Ver-bindungen nicht durch das Anbringen van besonderen Konstruk-tionselementen, sondern durch eine zweckm?ssige Profilierungder Rohrenden selbst hergestellt. Um der verh?ltnism?ssiglangen Rohrstrecke, innerhalb welcher sich die zur Aufnahmedes Gummiringes angebrachte Nut befindet, die erforderlichetangentiale Vorspannung zu geben, ist das Rohr dar?ber hinausverl?ngert und auf dieselbe Weise als das Kernrohr tangentialvorgespannt, so dass sich die in Rede stehende Rohrstreckezwischen zwei vorgespannten Zylindern befindet. Die Nut, inwelcher der Gummiring liegt, ist mit einem Stahlring verst?rkt,der zugleich mit diesem Gummiring f?r den wasserdichtenAbschluss nach demselben Prinzip, wie oben beschrieben, sorgt.Die FabrikationZum Verdichten des Betons f?r das Kernrohr wurde die Zentri-fugiermethode gew?hlt. In einem Schleuder-Aussenmodell werdennach der Montage der st?hlernen Endringe die Dr?hte in derL?ngenrichtung angebracht und gespannt. Auf der Schleuder-maschine wird, w?hrend das Modell gedreht wird, der Beton ?berdie ganze L?nge gleichm?ssig verteilt eingebracht. Mit Zunahmeder Umdrehungszahl steigt die Zentrifugalkraft, mit welcherdas Mischgut gegen die Modellwand gepresst wird. An derInnenseite sammelt sich das ?bersch?ssige Anmachwasser, dasam Ende des Zentrifugierungsprozesses mittels Pressluft ent-fernt wird. Dann werden die Rohrelemente im vertikalen Standdurch einen Schnellerh?rtungsofen gef?hrt, wo sie eine derartigeFestigkeit erhalten, dass unmittelbar nach erfolgter Ausschalungdie Drahtwindungen unter Anspannung um das Rohr gewickeltwerden k?nnen.Nach dem Umwickeln werden die Rohrelemente mit Betonmuffenach einer Schleifmaschine gebracht, wo die Muffe ausgeschliffenwird. Die Verbindung der Rohrelemente erfordert n?mlich eine?usserst genaue Massf?hrung und eine glatte Muffenoberfl?che,was mit Hilfe dieser Bearbeitungsmethode erzielt wird.Dann wird jedes Rohrelement auf innenseitigen Wasserdruckgepr?ft. Hierzu wird das Rohr ?ber einen Stahlzylinder ge-schoben, wobei die Enden mit der normalen Rohrverbindungwasserdicht an den Zylinder anschliessen. Zwischen dem Zylinderund dem Betonrohr wird nun Wasser eingebracht und bis zumvorgeschriebenen Druck gepresst.Der Druck, auf den die Rohre konstruiert werden, ist abh?ngigvon:I dem Arbeitsdruck;2. der Auflast, umzurechnen in den gleichwertigen innen-seitigen ?berdruck;3. den zu gew?rtigenden Kriechverlusten;4. der vorgeschriebenen SicherheitBez?glich der Kriechverluste ist zu bemerken, dass sie an derHand von Erfahrungsziffern genau bestimmt werden k?nnen.Wenn der innenseitigen Wasserdruck fortschreitend erh?htwird, kommt man so weit, dass der dadurch verursachte Span-nungszustand des Betons entgegengesetzt gleich ist dem durchdie Quervorspannung erzielten Spannungszustand Diese Phaseheisst Nullspannungszustand. Steigert man nun den Wasserdruck,so wird der Beton auf Zug belastet und das Rohr bleibt wasser-dicht, bis der Bruch eintritt. L?sst man dann den Druck abnehmen,so schliest sich der Riss unter der Einwirkung der tangentialenVorspannung. Bei Steigerung des Wasserdruckes bis zum Null-spannungszustand ?ffnet sich der Riss wieder, sodass dieserDruck genau abgelesen werden kann. Unterwirft man danndasselbe Rohr beispielsweise nach sechs Wochen abermals einerRissprobe, dann zeigt es sich, dass der Beton auch jetzt wiedereine gewisse Zugfestigkeit besitzt. Bestimmt man nun wiederumden Nullspannungszustand des Rohres, so kann der Kriechverlust?ber diesen Zeitabschnitt bestimmt werden. In diesem Sinnefortfahrend kann man den totalen Kriechverlust eines Rohresbestimmen, der sich asymptotisch einem bestimmten Wertn?hert.Nach der Pr?fung des Rohrelementes auf ?nnenseitigen Wasser-druck wird es mit einer Decklage aus Beton versehen. Diesedient prinzipiell nur dazu, die Stahlwindungen gegen Rost zusch?tzen. Das Rohrelement wird auf zwei Wagen horizontal aufinnenseitig angebrachten Gummirollen unter einem mit Betongef?llten Trog aufgehangen. W?hrend das Rohrelement langsamum seine L?ngsachse dreht, wird der Trog ?ber seine ganzeL?nge gleichm?ssig in Vibration gebracht. Der Beton fliessthierdurch wie eine Decke ?ber das Rohr und ist dermassenverdichtet, dass er am Rohr h?ngen bleibt. Nach Erh?rtung dieserBetonschicht in einem Schnellerh?rtungsofen ?st das Rohr-element fertiggestellt.Eventuell wird das Rohr zum besonderen Schutz gegen denBeton angreifende Bestandteile des umringenden Bodens nochmit einem teerartigen oder bitumin?sen Anstrich versehen.Das Herstellungsverfahren ?st in einer Weise organisiert, dassein Rohrclement binnen 24 Stunden versandtbereit hergestelltist.Erg?nzende Belastungsproben haben gezeigt, dass vorgespannteBetonrohre vertikalen Auflasten sehr bedeutenden Widerstandentgegensetzen. So zeigte es sich, dass ein S m langes Rohr-element mit einem Durchmesser van 1,40 m, konstruiert f?r210 Cement 7 (1955) Nr 7-86 at? Wasserdruck, belastet mit 7 at? binnenseitigem Druckeine gleichm?ssig verteilte Belastung von 120 t ohne Schadenzu leiden ausgehalten hat.FormstuckeDie f?r jede Rohrleitung erforderlichen Formst?cke werden imallgemeinen als nicht vorgespannte Konstruktionen ausgef?hrt.Zun?chst wird zwischen den sich an den Rohrenden befindlichenStahlringen ein Stahlmantel angeschweisst. Dann wird an derAussenseite ein aus kaltgerecktem Rundstahl gebildeter Armie-rungskorb angebracht. Die d?nne Innenbekleidung und schwereAussenwand wird in Stahlmodellen getrillt.VerwendungDie vorgespannten Arkelrohre k?nnen f?r jegliche Wasser-?rderung verwendet werden. Besondere Vorteile sind: ihreUnempfindlichkeit gegen?ber Korrosion und die Verl?sslichkeit,Biegsamkeit und einfache Herstellung der Rohrverbindungen,wodurch, verglichen mit anderen Systemen, nennenswerteEsparnisse beim Legen der Leitung erzielt werden k?nnen.Ausser den obengenannten, sehr umfangreichen Wasserleitungensind schon verschiedene andere ausgef?hrt worden (u.a. f?r dieTrinkwasserversorgung von Rotterdam), wobei die erw?hntenVorteile deutlich zutage traten.TransportDie schwereren Typen (das Gewicht eines 6 m langen Rohres.Durchmesser 1,50 m, betr?gt 9 t) werden auf speziellen Last-wagen verf?hrt.Das Legen der RobreBeim Legen wird in der Nut des in Abb. 2 dargestellten Rohrendeseine runde Gummischnur angebracht. Wenn nun dieses Rohrendein die Muffe des bereits gelegten Rohrelementes, die zuvor mitSeife eingeschmiert wurde, eingeschoben wird, verformt sichder runde Schnurquerschnitt rechteckig. Bei den an den Endenmit verzinkten Stahlringen versehenen Rohren, wird als be-sondere Versorge gegen Korrosion, die ganze Verbindung mitfettem Zementm?rtel vergossen.Abh?ngig von den f?r das Legen der Rohre ben?tzten Ger?ten,wird die zur Herstellung der Rohrverbindung ben?tigte Axial-kraft von der Grabmaschine oder einem Handflaschenzuggeliefert.Die zur Herstellung der Verbindungen verwendeten Gummi-schn?re m?ssen nat?rlich hohen Anforderungen entsprechen.An der Hand langj?hriger Erfahrungen mit dieser Verbindungs-weise in den Vereinigten Staten wurden die technischen Liefe-rungsbedingungen vom Gummi-Institut TN.O. Delft, aufgestellt.Auch die Kontrolle hier?ber wird von diesem Institut vor-genommen.Abb. 6. Verlegen eines Spannbeton-Arkelrohres 1 400mit einem Tiefl?ffelSAMENVATTINGWaterleidingbuizen van voorgespannenbetondoor J. van DijkBeschreven wordt de fabricage van twee ?n Neder-land ontwikkelde types van voorgespannen beton-buizen, nl. een type met stalen ringen aan de buis-einden. welke waterdicht verbonden zijn aan hetbuislichaam en tezamen met behulp van een rub-bering de waterdichte flexibele verbinding vor-men tussen de buizen en een type. waarbij de be-tonbuizen aan de einden zodanig zijn geprofileerd,dat met een dunne stalen ring aan het spie?indevan de buis en een rubbernng hetzelfde wordtbereikt. Verder wordt aangegeven, hoe de kruip-verliezen in het staal en het beton kunnen wordenbepaald, terwijl de toepassingsmogelijkheid, hetvervoer en het leggen van de buizen eveneensworden behandeld.SOMMAIRETuyaux pour conduites d'eau en b?ton pr?-contraintpar M. J. van DijkLa fabrication de 2 types de tuyaux en b?ton pr?-contraint. d?veloppes aux Pays-Bas sont d?crits,Pour l'un de ces types le joint ?tanche et flexibleentre ?l?ments est r?alis? par un anneau en aciersolidaire du tuyau, ensemble avec un anneau encaoutchouc; l'autre type de tuyau est profil? j sonabout de mani?re ? r?aliser le joint, ? l'aide d'unanneau mince en acier et un anneau en caoutchouc.L'article donne une m?thode permettant de d?ter-miner les pertes de relaxation de l'acier et defluage du b?ton et termine par la discussion desapplications, du transport et de la pose des tuyaux.SUMMARYPrestressed concrete pipes for water-distri-bution-systemsby J. van DijkThe fabrication of two types of prestressed con-crete pipes, developed in the Netherlands isdescribed in the article. In one type the flexibleand watertight joint is realized by means of a steelring fixed to the pipe-casing together with arubber-ring, whereas ?n the other type the samejoint is obtained by a special form of the pipeprofile at the ende, a thin steel ring and a rubberring.A method of determination of the creep losses ofthe steel and the concrete is given. Finally che pos-sible application, the transport and the laying ofthe pipes are discussed.Cemenl 7 (1955) Nr 7-3 211