Neues Arbeitsblatt: „Bauwerke der Kanalisation“

Neuerscheinung Arbeitsblatt DWA-A 157 (12/2020) „Bauwerke der Kanalisation“

Inhalt und Aufbau

Einleitung

• Definitionen und Begriffe
• Sanierung und Rückbau
• Prüfungen, Herstellung und Dichtheit
• Anlagensicherheit und Arbeitsschutz
• Toleranzen und Dokumentation

Beispiele und Formulare

Zusätzlich werden im Anhang Beispiele und Formulare zur Verfügung gestellt, nämlich:

Anhang A: Beispiele für Expositionsklassen und Mindestdruckfestigkeiten,
Anhang B: Formular Dichtheitsprüfung,
Anhang C: Mindestinhalte der Planzeichnungen anhand eines Betonbauwerks,
Anhang D: Bestandsvermessung,
Anhang E: Wirtschaftliche Aspekte bei Kanalbaumaßnahmen,
Anhang F: Checkliste Tragwerksplanung.

Maßgebliche Inhalte, die mit der Neuauflage des Arbeitsblatts einhergehen

Definitionen und Begriffe

Regelbauwerk
Regelbauwerke bestehen ausnahmslos aus genormten Bauteilen und bedürfen daher keiner individuellen konstruktiven Gestaltung. Die Einsatzbereiche sind zur allgemeinen Anwendung einheitlich in den entsprechenden Normen festgeschrieben, z.B. DIN 4034-1 Schächte aus Beton-, Stahlfaserbeton- und Stahlbetonfertigteilen – Teil 1: Anforderungen, Prüfung und Kennzeichnung für Abwasserleitungen und -kanäle in Ergänzung zu DIN EN 1917:2003-04.

Sonderbauwerk
Sonderbauwerke sind bautechnische Konstruktionen, die eine funktionelle Einheit bilden, von besonderer hydraulischer, betrieblicher oder baulicher Bedeutung sind und für deren Erstellung eine individuelle Planung einschließlich einzelfallbezogenen Tragwerksnachweisen aufgestellt werden müssen.

Materialien

Bauwerke können vor Ort hergestellt oder aus einzelnen Bauteilen zusammengesetzt werden. Sie können ganz oder teilweise aus verschiedenen Werkstoffen, z.B. Beton, Steinzeug, Mauerwerk, Guss, Kunststoff usw. hergestellt werden. Die Verwendbarkeit der Werkstoffe muss für Abwasser jeweils nachgewiesen sein.

Planung und Ausschreibung

• Prüfbar hinsichtlich ihrer Funktion und beabsichtigten Wirkung
• Dauerhafte Funktions- und Betriebssicherheit
• Unterhaltungsarmer Betrieb
• Möglichkeit der Feststellung und Bewertung des baulichen und betrieblichen Zustands
• Behebung von Beeinträchtigungen der bestimmungsgemäßen Funktion
• Instandsetzungsgerecht

Konstruktion

• Arbeitsschutz
• Brandschutz
• Hydraulik (objekt- und systembezogen)
• Technische Ausrüstung (Ausrüstungspläne)
• Geotechnischer Bericht (Baugrund- und Grundwasserverhältnisse)
• Zeichnerische Darstellung (Übersichtspläne, Bauwerkzeichnungen, Detailpläne)

Besondere Aufmerksamkeit bei der Planung bedarf es bei:

• Anschlüssen
• Durchdringungen

Immer die Möglichkeit einer betriebsbegleitenden Inspizierbarkeit berücksichtigen

Rohre müssen zur Vermeidung von unzulässigen Zwängungsbeanspruchungen, z.B. durch unterschiedliche Setzungen von Bauwerk und Rohrleitung oder infolge direkte Verkehrsbelastungen doppelgelenkig angeschlossen werden. Auf eine Doppelgelenkigkeit kann bis einschließlich DN 1200 verzichtet werden, wenn nachgewiesen wird, dass die Einflüsse schadlos aufgenommen werden können. Bei Rohren größer DN 1200 kann auf eine Doppelgelenkigkeit verzichtet werden. Folgende weitere Anforderungen sind zu berücksichtigen:

• Anschluss innen bündig
• Mindestquerschnittshöhe über dem am höchsten liegenden Rohrscheitel: 40 cm nach DIN 4034-1. Bei Unterschreitung der Mindestabmessungen ist im Einzelfall eine statische Berechnung erforderlich und eine Bewehrung im Scheitel- und Sohlbereich der Rohreinmündung erforderlich.

Die Mindesthöhe der Wand oberhalb des Rohrscheitels beträgt:

• Anschlussmuffe: Schachtwanddicke zuzüglich der oberhalb des Rohrscheitels liegenden Muffenausklinkung.
• Rohraussparung: Schachtwanddicke, mindestens jedoch 25 cm.

Weitere Konstruktionsinweise

Mindestauftrittsbreite:
< DN 600 200 mm > DN 600 300 mm
Mindestauftrittshöhe:
< DN 500 beidseitig bis Höhe Scheitel > DN 500 mindestens 500 mm über Sohle bzw. 3 x QT
Neigung der Auftrittsfläche:
5 % (1 : 20)
Arbeitsraum über Auftritt:
möglichst 2,00 m
Gerinneausbildung:
ohne Absatz
kein Rückstau
Gerinneradius:
2-3 x DN des einmündenden Kanals bzw. die lichte Weite bei anderen Querschnitten.
1 x DN bei mäßiger Geschwindigkeit und günstigen hydraulischen Verhältnissen.

Tragwerksplanung

Standsicherheit

• Tragfähigkeit
• Dauerhaftigkeit
• Gebrauchstauglichkeit
• Auftriebssicherheit
• Beulnachweis

Folgende Lastfälle sind dabei zu berücksichtigen:

• Eigengewicht
• Erdlasten (Erdauflast, horizontaler Erddruck)
• Auftrieb
• Verkehrslasten
• Grundwasser
• Betriebszustände
• Temperatur
• usw.

Zusätzlich zu den statischen Berechnungen und Nachweisen müssen Schal- und Bewehrungspläne sowie Detailpläne (z.B. Durchdringungen, Anschlüsse, besondere Bewehrungsführung bzw. Materialverstärkungen usw.) ausgearbeitet werden.

Bauwerke aus Beton/Stahlbeton

• Beanspruchungsklasse B (Feuchtstellen auf der luftseitigen Bauteiloberfläche)
• Expositionsklassen gem. Anhang A
• Betonzusammensetzung
  Mindestdruckfestigkeitsklasse und Mindestzementgehalt nach Expositionsklasse
  w/z-Wert usw. (siehe Anhang A Arbeitsblatt DWA-A 158)
• Mindestbetondeckung
  Es muss ein Mindestmaß cmin von 35 mm bei einem Vorhaltemaß von ∆cdev = 15 mm eingehalten werden. Bei Stahlbetonbauteilen kann das Vorhaltemaß um 5 mm verringert werden. Nach DIN EN 1992-1-1 und den nationalen Regelungen (NA) ergibt sich in Deutschland bei einer angenommenen Anforderungsklasse S3 folgende Mindestbetondeckung:
  • Nutzungsdauer 50 Jahre: cmin = 25 mm + ∆cdev (15 mm) = 40 mm
  • Nutzungsdauer 100 Jahre: cmin = 35 mm + ∆cdev (15 mm) = 50 mm
  • Begrenzung der Trennrissbriete auf wk = 0,2 mm bzw. den sich aus der WU-Richtlinie ergebenen Wert.

Für die Berechnung der Rissbreite können in Abhängigkeit der Druckwasserhöhe zur Wanddicke nachfolgende Kriterien angesetzt werden:

Bemessungswasserstand (innen) ist der höchste Rohrscheitel. Wasserstände über Rohrscheitel können unberücksichtigt bleiben, wenn sie nur temporär und nicht über einen längeren Zeitraum auftreten. Bemessungswasserstand (außen) ist der zu erwartende maximale Grundwasserstand, der über einen längeren Zeitraum, demnach mehrere Tage, auftritt. Abstandhalter: stabil und kippsicher auf Zementbasis. Stahlbetonbauteile müssen mit einer doppellagigen Bewehrung hergestellt werden. Mindestwanddicke bei Sonderbauwerken aus Fertigteilen: 20 cm Sonderbauwerken aus Ortbeton: 25 cm Regelbauwerken aus Beton (unbewehrt): Mindestwanddicken gem. DIN 4034-1 Regelbauwerken aus Beton und Stahlbeton: Herstellung nach DIN 4034-1 nach den erhöhten Anforderungen, Typ 2 Überwachung und Ausführung nach DIN 1045-3 und bei Fertigteilen zusätzlich DIN 1045-4.

Fugen

• dauerhaft wasserundurchlässig
• Fugensystemplan 3-dimensional

Ein Fugenbandsystem muss ein in sich geschlossenes System bilden. In horizontaler und vertikaler Richtung müssen die Fugenbandstöße in einer Ebene liegen.

Arbeitsfugen

• Einsatz von Fugenbändern
• Für Fugenbleche gelten die Regelungen der WU-Richtlinie. Die Blechbreite muss bei der Beanspruchungsklasse 1 mindestens 250 mm und die Blechdicke mindestens 1,5 mm betragen
• Anordnung möglichst in Bauwerksmitte.

Die Anwendungsbereiche der verschiedenen Fugenabdichtungssysteme sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen:

Bewegungsfugen

Monolithbauweise
Die Herstellung von Unterteil, Wänden und Sohle erfolgt in einem Arbeitsgang. Die Stahlbetonübergangsplatte wird nachträglich aufgelegt.
Kompaktbauweise
Die Herstellung erfolgt in mehreren Arbeitsschritten im Fertigteilwerk. Das Sonderbauwerk wird aus einzelnen Wandelementen mit Anschlussbewehrung für die Sohle zusammengesetzt. Die Sohle wird nachträglich betoniert. Die Verbindung der Wandelemente untereinander erfolgt durch eine übergreifende Anschlussbewehrung durch Ausbetonieren der Arbeitsfuge oder durch Verschraubungen. Die Stahlbetonübergangsplatte wird nachträglich aufgelegt.
Mischbauweise
Bei der Mischbauweise werden werkmäßig hergestellte Wand-, Decken- oder Sohlelemente auf der Baustelle montiert und durch Ortbeton ergänzt. Die Verbindung der Fertigteilelemente erfolgt nach statischen und konstruktiven Erfordernissen durch übergreifende Anschlussbewehrung. Folgende Ausführungsvarianten sind möglich:
Ortbetonsohle mit aufgesetzten Wandelementen und Übergangsplatten
Wandelemente als Schalung für die Sohle und Übergangsplatten
Ortbetonsonderbauwerk mit nachträglich aufgelegten Übergangsplatten, evtl. mehrteilig.
Alle Arbeitsfugen sind wasserundurchlässig auszuführen. Für die Gestaltung der Auflager der Übergangsplatten kommen folgende Lösungen in Frage:
Falzverbindung, Dollen, Nut und Feder, Anschlussbewehrung mit Ortbetonergänzung. Zur Lastübertragung werden Übergangsplatten auf ein Mörtelbett oder Epoxidharzmörtel eingebaut Die Abdichtung der Wand- und Deckenfugen erfolgt, falls erforderlich, mit:
elastisch-plastischen Abdichtungsmassen oder Epoxidharzmörtel.

Dichtheitsprüfung

Regel- und Sonderbauwerke müssen auf Dichtheit geprüft werden. Die Dichtheit ist von innen und außen zu gewährleisten. Die Dichtheitsprüfung kann in begründeten Ausnahmefällen (z.B. aus baulichen oder betrieblichen Gründen) angepasst werden. Ist eine Dichtheitsprüfung mit Wasser nicht möglich, müssen als Nachweis der Dichtheit folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

• Nachweis der konstruktiven Dichtheit, z.B.
• Anordnung /Lage der Fugensicherung
• Rohreinbindungen
• Durchführungen/Einbauten
• Öffnungen
• Dichtungen

• Qualitätsgesicherte Herstellung mit Dokumentation,
• keine sichtbaren Undichtigkeiten oder Schäden (bei der optischen Inspektion).

Bei Regel- und Sonderbauwerken im Grundwasser können folgende Verfahren zur alternativen Überprüfung der Dichtheit eingesetzt werden:

• bei Bauwerken, nur teilweise im Grundwasser befindlich:
• Kontrolle der Infiltration bis Höhe Grundwasserspiegel
• Dichtheitsprüfung mit Wasser zur Beurteilung des oberhalb des Grundwasserspiegels liegenden Bauwerksteils.

• Bauwerk vollständig im Grundwasser:
• Infiltrationsprüfung.

Regel- und Sonderbauwerke sollten nach Möglichkeit einzeln geprüft werden (Einzelprüfung). Die Voraussetzungen für eine Einzelprüfung sind:

• mind. eine freie Wasserspiegelfläche > 3 m2
• bei freier Wasserspiegelfläche ≤ 3 m2 ist ebenfalls eine Strangprüfung nach Arbeitsblatt DWA-A 139 möglich.

Die tatsächliche Wasserzugabemenge muss ermittelt und dokumentiert werden. Bei einer freien Wasserspiegelfläche von > 10 m2 kann die Wasserspiegelabsenkung nicht mehr gesichert gemessen werden (da im mm-Bereich befindlich). In diesem Fall muss die Prüfzeit auf 48 Stunden erhöht werden. Die zulässige Wasserzugabemenge kann durch Nachfüllen von Wasser bis zur ursprünglichen Wasserspiegellage oder aus der gemessenen Wasserspiegelabsenkung berechnet werden. Die Prüfung kann beendet werden, wenn nach der Hälfte der Prüfzeit des Bauwerks weniger als die Hälfte der zulässigen Wasserzugabe benötigt wird.

Bauwerkspezifische Wasserzugabewerte

• Regel- und Sonderbauwerke: 0,3 l/m2 x benetzte Fläche in 30 min.
• Andere Werkstoffe (außer Mauerwerk): 0,15 l/m2 in 30 min.

Für Mauerwerksschächte müssen einzelfallbezogene Kriterien durch den Bauherrn vorgegeben werden. Die benetzte Fläche wird aus den Innenwandflächen des Regel- oder Sonderbauwerks ohne Berücksichtigung von Gerinne und Auftritt berechnet. Öffnungen werden nicht in Abzug gebracht. Mit dem neuen Arbeitsblatt DWA-A 157 wird dem planenden Ingenieur ein umfassendes Standard- und Nachschlagewerk für die Planung, Konstruktion und Herstellung von Bauwerken in Kanalisationen gegeben. Die Planungsgrundlagen werden noch durch umfangreiche Beispielzeichnungen und Hinweise ergänzt, die Bestandteile von Merkblatt DWA-M 158 sind.

Dipl.-Ing. Erich Valtwies, 1. Vorsitzender der FBS e.V.

Hinweis:
Bei Interesse kann das Arbeitsblatt DWA-A 157 über den Webshop der DWA unter folgendem Link bezogen werden: webshop.dwa.de/de/