Ein Beitrag zur Rohr-Boden-Interaktion von grabenlos verlegten Fernwärmeleitungen
Creators: name: Wilmsmeier, Daniel
Publisher: name: Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
Year: 2020
Subjects: subject: axial friction force
subject: coefficient of friction
subject: district heating
subject: HDD-method
subject: trenchless pipe installing
subject: Fernwärme
subject: axialer Reibungswiderstand
subject: grabenlose Rohrverlegung
subject: HDD-Verfahren
subject: Reibungskoeffizient
subject: Dewey Decimal Classification::600 | Technik::620 | Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau::624 | Ingenieurbau und Umwelttechnik

description: In den heutigen Zeiten des Klimawandels gilt es umso mehr die zur Verfügung stehenden Ressourcen möglichst effizient zu nutzen. Diesbezüglich sieht die Fernwärmewirtschaft im Zuge der Initiative „Fernwärmenetze 4.0“ vor, erneuerbare Energien als Wärmequelle z.B. in Biomassekraftwerken zu nutzen. Eine Möglichkeit der nachträglichen Installation eines erdverlegten Leitungssystems in die heute bereits stark ausgebaute Infrastruktur stellt die grabenlose Verlegetechnik dar. Für die sichere Auslegung von erdverlegten Fernwärmeleitungen ist die Kenntnis der auftretenden Reibungskräfte essentiell. Diese Arbeit stellt einen Ansatz dar, die grundlegenden Kenntnisse über das Interaktionsverhalten von grabenlos verlegten Fernwärmeleitungen mit dem umgebenden Erdreich zu erweitern. Hierzu werden in situ-Versuche wissenschaftlich ausgewertet, bei denen Fernwärmeleitungen auf einem Versuchsfeld grabenlos mit dem HDD-Verfahren verlegt wurden. Aufbauend auf den Kenntnissen der in situ-Versuche wurde in einem eigens konzipierten Modellversuchsstand das zyklisch axiale Reibungsverhalten näher untersucht. Zur quantitativen Bestimmung der Beeinflussung des Reibungsbeiwertes wurden kleinmaßstäbliche Reibungsversuche durchgeführt. Dabei wurden sowohl Einflüsse aus zyklischen Belastungen als auch mögliche Kriecheffekte untersucht. Zusammen mit den Erkenntnissen aus den in situ-Versuchen sowie den Ergebnissen der durchgeführten Modellversuche werden Berechnungsansätze zur Bestimmung der axialen Reibungswiderstände an grabenlos verlegten Fernwärmeleitungen aufgestellt. Diese zwei Ansätze stellen dabei jeweils einen „unteren“ bzw. „oberen“ Grenzwert der zu erwartenden Reibungswiderstände dar.
description: In today's times of climate change, it is even more important to use the available resources as efficiently as possible. With the development of fourth Generation District Heating (4th GDH) renewable energies, e.g. for use in biomass power plants can be used as source of heat. To install an underground piping system in today's well-developed infrastructure the trenchless laying technique could be an opportunity. For a safe design of buried district heating pipes the knowledge of the occurring frictional forces is essential. This research work represents an approach to gain new insights about the interaction behavior of trenchless laid district heating pipes with the surrounding soil. For this purpose, in-situ experiments are scientifically monitored in which district heating pipes are laid trenchless with the HDD method. Based on the knowledge of the in situ tests, the cyclic axial friction behavior is investigated in a developed model test device. To determine the influence of drill mud on the coefficient of friction, direct interface shear tests are carried out. With these tests an influence of cyclic and temporal loads are investigated. Together with the results from the in situ tests and the results of the model test device, a calculation approach for determining the axial friction resistance at trenchless laid district heating pipes is developed. The two approaches "stable borehole" and "unstable borehole" represent a "lower" or "upper" barrier of the expected friction resistance.