10 10 2013 PREMANT Fernwärmeleitung PRE Technische Änderungen vorbehalten 6 243 Thermisches Vorspannen Eine weitere Möglichkeit bei langen Rohrleitungen mit einem Haft bereich die Maximalspannung betragsmässig zu reduzieren ist das thermische Vorspannen der Leitung Dabei wird das frei im Graben verlegte Rohr etwa auf die mittlere Temperatur zwischen Verlege und Betriebszustand erwärmt und in diesem aufgeheizten Zustand einge sandet und anschliessend wieder abgekühlt Auf diese Weise steht das Rohr bei Umgebungtemperatur unter einer konstanten Zugspannung Die Zugspannung baut sich beim Erwärmen der Leitung linear ab erreicht bei Vorspanntemperatur Null und geht bei weiterem Aufheizen in eine Druckspannung über Die maximale Spannungsdifferenz wird in zwei annähernd gleiche Druck und Zugspannungsanteile aufgesplittet die jeweils betragsmäs sig kleiner als die zulässige Höchstspannung sind svmax ES at T TV N mm Bei einer Vorspanntemperatur von 70 C d h Temperaturdifferenz TV 60 K ergibt sich für St 37 0 ein Maximalwert von svmax 147 N mm Da diese Maximalspannung im gesamten Haftbereich konstant bleibt kann die vorgespannte Rohrlänge beliebig lang sein Zudem fällt der Gleitbereich wegen der geringen Temperaturdifferenz recht klein aus Da nur im Gleitbereich Thermodehnungen auftreten fallen nur geringe Restdehnungen an die von den Dehnungselementen aufzunehmen sind Diese können deshalb in ihren Ausmassen gegenüber nicht vorgespannten Leitungen erheblich reduziert werden Zudem können etliche Dehnungsaufnehmer eingespart werden da die gesamte Rohrleitung nicht in maximale Verlegelängen unterteilt werden muss Gleitbereich Lg und Restdehnung Δl lassen sich folgendermassen berechnen Lg ES AS at T TV Fp Fel FR m L at T TV Fp Fel Es As Lg 2 mm Weiterhin ist es vorteilhaft dass die Rohrspannung bei Normalbetrieb stemperatur 80 90 C ungefähr gleich Null wird die Rohrleitung also den Grossteil des Jahres über nahezu spannungslos verlegt ist Durch ein Verschieben der Vorspanntemperatur über die Mitteltempe ratur hinaus nach oben muss berücksichtigt werden dass die Werk stoffkennwerte mit zunehmender Temperatur ungünstiger werden Vorgehensweise a Verlegen der Leitung im offenen Rohrgraben Die Dehnungsaufneh mer sollten bereits angeschweisst sein Damit sich die Leitung ge richtet ausdehnt kann ein künstlicher Festpunkt durch Aufschüt tung von Erdreich auf einer Länge Ls erzeugt werden Ls L Gges µ FR b Setzen von Messpunkten an geeigneten Stellen c Errechnen der idealen Längenänderung freie Dehnung anhand der Messpunkte d Errechnen einer optimalen Vorspanntemperatur bei der weder im Betriebs noch im Abkühlungszustand die maximal zulässige Span nung überschritten wird e Aufheizen der Leitung auf die bestimmte Vorspanntemperatur Besonders günstig ist dabei das Vorwärmen mit aus einem bereits existierenden Heiznetz ausgekoppeltem Rücklaufwasser Ansonsten sind Vakuumdampf Heissluft oder elektrisches Vorspannen mög lich Elektrisches Vorspannen ist vom Aufwand her am vorteil haftesten Es kann auch abschnittsweise vorgespannt werden da besonders in Innenstadtbereichen selten die komplette Trasse offen liegt f Messen der realen Ausdehnung und Vergleich mit der Idealen Sollte die erzielte Dehnung zu gering sein so kann die Leitung kurz überhitzt werden um die Reibung auf der Grabensohle zu überwin den Bei Erreichen der errechneten Dehnung wieder zurückgehen auf die erforderliche Vorspanntemperatur g Dehnungspolster setzen und gegen Verschieben sichern h Rohre ausrichten i Rohrgraben verfüllen und das Erdreich verdichten Dabei muss die Vorspanntemperatur bei einer zulässigen Abweichung von 5 C gehalten werden j Abkühlen und zurückziehen der Rohrleitung Dabei werden die Dehnungselemente aufgebogen und in das Polster gezogen d h sie werden ebenfalls vorgespannt und stehen im Verlegezustand unter einer konstanten Zugspannung k Messen der Restdehnung nach erfolgter Abkühlung sVmax sVmax sVmax TU TV TB mit Vorspannung ohne Vorspannung

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