Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International
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Panel 12<br />
| Proceedings 54 th BetonTage<br />
Structural stability verifi cation of tanks for small wastewater treatment plants<br />
in accordance with EN 12566-3 – handling, issues, prospects<br />
Nachweis der Standsicherheit von Behältern für Kleinkläranlagen<br />
nach EN 12566-3 – Handhabung, Probleme, Perspektiven<br />
Autor<br />
Dipl.-Ing. Daniel Verschitz,<br />
Prüfi nstitut für Abwassertechnik,<br />
Aachen<br />
d.verschitz@pia-gmbh.com<br />
Geb. 1975; 2002–2007 Studium<br />
des Bauingenieurwesens<br />
an der FH Aachen; seit 2007<br />
Prüfi ngenieur am Prüfi nstitut<br />
für Abwassertechnik GmbH in<br />
den Bereichen Standsicherheit,<br />
Wasserdichtheit, Dauerhaftigkeit<br />
gemäß EN 12566.<br />
Small wastewater treatment plants are construction products,<br />
which is why their fi tness for use must be verifi ed in<br />
accordance with the Construction Products Directive. In<br />
this regard, fi tness for use means, among other things,<br />
that a tank used for a small wastewater treatment plant<br />
must resist the loads and stresses resulting from its handling,<br />
installation and operation. The EN 12566-3 standard<br />
on “Small wastewater treatment systems for up to<br />
50 PT” describes both the requirements and the verifi cation<br />
methods to be used for the assessment of structural<br />
stability. As a rule, the largest tank of a series must be<br />
tested as it shows the most unfavorable behavior from a<br />
structural point of view. Applicable loads are defi ned in<br />
the general part of the standard. The soil load depending<br />
on the tank installation depth, the water pressure generated<br />
by the ground water and a live load must be considered.<br />
As a minimum, the C 35/45 compressive strength<br />
class is specifi ed to ensure the required durability of the<br />
concrete. Annex C to EN 12566-3 then describes the testing<br />
methods to be applied to determine structural stability<br />
depending on the material the tank consists of. For concrete,<br />
two practical tests and the verifi cation by structural<br />
calculation are provided for.<br />
The practical tests include the “crushing test method”<br />
and the “test in the test pit”. During the “crushing test”, a<br />
vertical load is applied to the tank. The tank must resist<br />
the nominal load, which depends on the installation<br />
depth, for fi ve minutes. The tank must then be loaded to<br />
failure. During the “test in the test pit”, the tank is placed<br />
in a watertight pit and covered with gravel up to its top<br />
edge. The test pit is also fl ooded to verify the “soils with<br />
ground water” installation condition. The testing conditions<br />
must be maintained for a period of 24 hours. The<br />
test is considered passed if neither structural failure nor<br />
water penetration into the tank is found. The standard<br />
does not specify any method to be used for the verifi cation<br />
by structural calculation. Reference is made exclusively to<br />
the application of national rules and standards. In Germany,<br />
the currently applicable standard is DIN 1045-1,<br />
which is based on the concept of partial safety factors.<br />
This standard must form the basis of the safety verifi cation.<br />
A verifi cation according to DIN 4034, Part 2, which<br />
had been frequently carried out before, is not possible.<br />
DIN 4034, Part 2, exclusively applies to manhole rings in<br />
diameters of up to 1.50 m. For this reason, tanks with nonreinforced<br />
walls and large diameters or installation depths<br />
do not meet the crack width limitation requirements specifi<br />
ed in DIN 1045-1. As a result, the only option currently<br />
available to manufacturers of non-reinforced tanks is to<br />
carry out practical tests to verify their structural stability.<br />
However, the reliability of practical tests is doubtful. For<br />
instance, the “test in the pit” relies exclusively on characteristic<br />
loads. Although the installation condition can be<br />
simulated realistically, any variances in component<br />
strength or exceptional load cases are not considered in<br />
Kleinkläranlagen sind Bauprodukte, daher muss die<br />
Brauchbarkeit gemäß der Bauproduktenrichtlinie nachgewiesen<br />
werden. Brauchbar bedeutet unter anderem,<br />
dass ein Kleinkläranlagenbehälter den Beanspruchungen,<br />
resultierend aus Handhabung, Einbau und Anwendung,<br />
standhält. In der EN 12566-3 „Kleinkläranlagen für bis zu<br />
50 EW“ sind sowohl die Anforderungen als auch die<br />
Nachweisverfahren zur Prüfung der Standsicherheit beschrieben.<br />
In der Regel ist der größte Behälter einer Baureihe<br />
zu untersuchen, da dieser das bautechnisch ungünstigste<br />
Verhalten aufweist. Im allgemeinen Teil der<br />
Norm werden die maßgebenden Lasten defi niert. Es sind<br />
die Erdlast in Abhängigkeit der Behältereinbautiefe und<br />
dem anstehenden Boden, der Wasserdruck resultierend<br />
aus Grundwasser und eine Verkehrslast anzusetzen. Um<br />
die Dauerhaftigkeit des Betons zu gewährleisten, wird<br />
mindestens die Druckfestigkeitsklasse C 35/45 gefordert.<br />
Anschließend werden im normativen Anhang C der<br />
EN 12566-3 die Prüfverfahren zur Ermittlung der Standsicherheit<br />
in Abhängigkeit des Behältermaterials beschrieben.<br />
Für den Werkstoff Beton stehen zwei praktische und<br />
der rechnerische Nachweis zur Auswahl.<br />
Bei den praktischen Tests stehen das „Verfahren der<br />
Bruchlastprüfung“ oder die „Prüfung in der Prüfgrube“<br />
zur Verfügung. Bei dem „Verfahren der Bruchlastprüfung“<br />
wird eine vertikale Last auf den Behälter aufgebracht.<br />
Die Nennlast, abhängig von der Einbautiefe, ist<br />
über einen Zeitraum von fünf Minuten zu halten. Anschließend<br />
ist der Behälter bis zu seinem Versagen zu<br />
belasten. Bei der „Prüfung in der Prüfgrube“ wird der Behälter<br />
in einer wasserdichten Grube bis zu seiner Oberkante<br />
mit Kies eingeschüttet. Für den Einbauzustand<br />
„Böden mit Grundwasser“ wird die Prüfgrube zusätzlich<br />
gefl utet. Die Prüfbedingungen sind über einen Zeitraum<br />
von 24 Stunden aufrecht zu erhalten. Der Test gilt als bestanden,<br />
wenn weder ein Tragwerksversagen noch ein<br />
Wassereintritt in den Behälter festgestellt werden konnte.<br />
Bei dem rechnerischen Nachweis gibt die Norm kein Verfahren<br />
vor. Es wird lediglich auf die Anwendung nationaler<br />
Vorschriften hingewiesen. In Deutschland ist dies<br />
zurzeit die DIN 1045-1. Diese basiert auf dem Konzept<br />
der Teilsicherheitsbeiwerte und ist dem Sicherheitsnachweis<br />
zugrunde zu legen. Ein Nachweis nach DIN 4034,<br />
Teil 2, wie er bisher häufi g geführt wurde, ist nicht möglich.<br />
Die DIN 4034, Teil 2 ist ausschließlich für<br />
Schachtringe bis zu einem Durchmesser von 1,50 m<br />
anwendbar. In der Wandung unbewehrte Behälter mit<br />
großen Durchmessern oder großen Einbautiefen erfüllen<br />
deshalb nicht die Anforderungen an die Rissbreitenbeschränkung<br />
wie sie in der DIN 1045-1 gefordert werden.<br />
Herstellern von unbewehrten Behältern bleibt bislang<br />
nur der praktische Nachweis der Standsicherheit. Die<br />
Aussagekraft der praktischen Prüfungen ist jedoch zweifelhaft.<br />
So wird bei der „Prüfung in der Grube“ ausschließlich<br />
mit charakteristischen Lasten gearbeitet. Der Einbau-<br />
<strong>BFT</strong> 02/2010