DE1259656B - Metal pipe with binder washers for pipelines laid in the ground - Google Patents

Description

Metallrohr mit Binderscheiben für im Erdreich verlegte Rohrleitungen Die Erfindung betrifft ein Metallrohr, insbesondere Stahlrohr, für unter Innendruck stehende, im Erdreich verlegte Rohrleitungen mit in axialen Abständen angeordneten, als Binderscheiben dienenden Versteifungsringen.Metal pipe with tie washers for pipes laid in the ground The invention relates to a metal pipe, in particular a steel pipe, for use under internal pressure upright pipelines laid in the ground with axially spaced apart, stiffening rings serving as binder washers.

Eingeerdete Rohrleitungen unterliegen neben der Beanspruchung durch den Innendruck zusätzlichen Beanspruchungen durch Außendruck, die im wesentlichen von der Einerdung herrühren. Dimensioniert man daher die Rohre nach dem Innendruck allein, so ergibt sich bei relativ niedrigem Innendruck, wie er beispielsweise in Wasserleitungen meistens gegeben ist, eine Wanddicke, die so gering ist, daß die von der Einerdung herrührenden Beanspruchungen nicht mehr mit ausreichender Sicherheit aufgenommen werden können. Daher ist es in einem solchen Fall notwendig, die Wanddicke größer zu wählen, als es auf Grund der Belastung durch Innendruck erforderlich wäre, bzw. es darf auch bei geringerem Innendruck eine Mindestwanddicke nicht unterschritten werden. So ist es vielfach üblich, bei Stahlrohrleitungen die Wanddicke nicht unter 1'% des Durchmessers zu wählen.Grounded pipelines are not only subject to stress from the internal pressure additional stresses due to external pressure, which essentially originate from the grounding. The pipes are therefore dimensioned according to the internal pressure alone, this results in a relatively low internal pressure, as it is for example in Water pipes are usually given a wall thickness that is so small that the Stresses resulting from the grounding are no longer with sufficient safety can be included. Therefore, in such a case, it is necessary to adjust the wall thickness to be chosen larger than would be necessary due to the internal pressure load, or it must not fall below a minimum wall thickness even with lower internal pressure will. In many cases, it is common not to reduce the wall thickness of steel pipelines 1% of the diameter to be selected.

Es ist auch bekannt, Stahlrohre durch Bandagen oder eng nebeneinanderliegende Ringe zu versteifen, um dadurch die Ringspannungen im Rohrmaterial auf Kosten zusätzlicher Biegung' sspannungen in Längsrichtung zu reduzieren. Diese Versteifungen sind aber bei längeren Rohrleitungen sehr unwirtschaftlich, da sie einen hohen Arbeitsaufwand erfordern.It is also known to bandage steel pipes or close them together To stiffen rings, thereby reducing the ring stresses in the pipe material at the expense of additional To reduce bending stresses in the longitudinal direction. But these stiffeners are very uneconomical for longer pipelines because they require a lot of work require.

Man hat auch auf Rohrleitungen schon ringförmige Binderscheiben aufgeschoben, deren Abstand ein Vielfaches des Rohrdurchmessers ist, um bei nicht achsensymmetrischen Belastungen die Biegungsspannungen im Rohrmantel durch Faltwerkwirkungen, d. h. Aktivierung eines zusätzlichen Schubspannungszustandes zu vermindern. Diese Konstruktion hat aber den Nachteil, daß bei dünnwandigen Rohren der Übergang vom Rohr zur Binderscheibe durch Blechverstärkungen oder andere, Kerbwirkungen vermindernde Maßnahmen gesichert werden muß, was die Herstellung beträchtlich verteuert.Ring-shaped binder washers have also been pushed onto pipelines, whose distance is a multiple of the pipe diameter, in order to not be axially symmetrical Loads the bending stresses in the pipe jacket due to the effects of folding, d. H. To reduce activation of an additional shear stress state. This construction but has the disadvantage that with thin-walled pipes the transition from the pipe to the binder disc secured by sheet metal reinforcements or other measures that reduce notch effects must be, which makes the production considerably more expensive.

Es ist ferner bekannt, Stahlrohre zum Zweck des Schutzes gegen Innenkorrosion mit einer Zementmörtelauskleidung zu versehen, wobei die Dicke dieser Auskleidung nur so groß gewählt wird, daß ein ausreichender Korrosionsschutz gegeben ist und außerdem diese Schicht eine genügende Festigkeit gegen mechanische Beanspruchung während des Transportes und der Verlegung erhält. Die Schichtdicke wird dabei je nach Rohrdurchmesser zwischen 6 und 15 mm gewählt. Bei der Bemessung der Wandstärke der Stahlrohre wurde die Auskleidung nicht berücksichtigt, d. h., die Bemessung der Wandstärke erfolgte unter der Voraussetzung, daß sämtlich vom Innen- und Außendruck herrührenden Beanspruchungen allein vom Stahlrohr aufgenommen werden.It is also known to use steel pipes for the purpose of protection against internal corrosion to be provided with a cement mortar lining, the thickness of this lining is only chosen so large that there is adequate protection against corrosion and In addition, this layer has sufficient strength against mechanical stress received during transport and installation. The layer thickness is depending selected between 6 and 15 mm depending on the pipe diameter. When dimensioning the wall thickness of the steel pipes, the lining was not taken into account, d. i.e., the dimensioning the wall thickness was based on the assumption that all of the internal and external pressure resulting stresses can only be absorbed by the steel pipe.

Andererseits sind auch Betonrohre mit einem Blechmantel bekannt. Hierbei übernimmt aber das Betonrohr alle mechanischen Beanspruchungen, während der Blechmantel sehr dünn ist und nur die Dichtheit des Rohres gewährleisten soll. Um derartigen Rohren eine höhere Belastbarkeit gegen Zug-Spannungen zu verleihen, hat man den Beton, der bekanntlich nur relativ geringe Zugspannungen aushält, mit Stahldrähten oder -geflochten armiert bzw. vorgespannt. Betonrohre haben aber viele Nachteile, unter anderem haben sie eine kurze Baulänge und erfordern an den Verbindungsstellen zusätzliche Dichtungselemente.On the other hand, concrete pipes with a sheet metal jacket are also known. Here but the concrete pipe takes over all mechanical loads, while the sheet metal jacket is very thin and is only intended to ensure the tightness of the pipe. To such To give pipes a higher resilience against tensile stress, one has the Concrete, which is known to withstand only relatively low tensile stresses, with steel wires or braided reinforced or prestressed. But concrete pipes have many disadvantages, among other things, they have a short overall length and require at the connection points additional sealing elements.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Rohr für Rohrleitungen zu entwickeln, die neben einer achsensymmetrischen Belastung (Innendruck, achsensymmetrische Anteile der Einerdungsbelastung) einer nicht achsensymmetrischen Belastung (Einerdungskräfte, Flüssigkeitsgewicht, Verkehrslasten) unterworfen sind; das erfindungsgemäße Rohr soll wirtschaftlicher sein als die bisher üblichen Stahl-, Stahlbeton- und Spannbetonrohre.The invention has the task of providing a pipe for pipelines to develop, in addition to an axially symmetrical load (internal pressure, axially symmetrical Proportions of the grounding load) of a non-axisymmetrical load (grounding forces, Liquid weight, traffic loads) are subject to; the pipe according to the invention should be more economical than the previously common steel, reinforced concrete and prestressed concrete pipes.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Metallrohr mit Binderscheiben der eingangs definierten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem mit einer als Korrosionsschutz an sich bekannten, nicht armierten Mörtelauskleidung versehenen Rohr die Dicke des Metallrohres entsprechend der achsensymmetrischen Belastung und die Dicke der Mörtelauskleidung entsprechend den von nichtachsensymmetri.scher Belastung herrührenden äußeren Beanspruchungen, vermindert um den von den Binderscheiben aufgenommenen Anteil, bemessen sind.This task is based on a metal pipe with tie washers of the type defined at the outset, according to the invention achieved in that with the one provided as a corrosion protection known, non-reinforced mortar lining Tube the thickness of the metal tube according to the axially symmetrical load and the thickness of the mortar lining corresponds to that of non-axisymmetric loads the resulting external stresses, reduced by those absorbed by the binder washers Proportion, are measured.

In Auswirkung dieser erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, die Dicke des Metallrohres wesentlich zu reduzieren, da für den nichtachsensymmetrischen Belastungsanteil eine Kraftübertragung durch Schub in die ringförmigen Binderscheiben erfolgt, wodurch die Tragfähigkeit des unbewehrten Betons auf Druck, insbesondere im Bereich der Kinderscheiben, bis zur Grenze des Zulässigen nutzbar gemacht wird.In the effect of this measure according to the invention, it is possible that To reduce the thickness of the metal pipe significantly, as for the non-axisymmetric Load share a power transmission takes place by thrust in the ring-shaped binder washers, whereby the load-bearing capacity of the unreinforced concrete under pressure, especially in the area of the Children's discs, is made usable up to the limit of what is permissible.

Es ist möglich, bei Stahlrohren die Wanddicke bis auf 0,5 11/o des Durchmessers zu senken. Es wird im Gegensatz zu dem in der Betontechnik üblichen Weg der Armierung bzw. Vorspannung gemäß der Erfindung die Mörtelauskleidung gegen unzulässige Beanspruchungen durch außen auf das Metallrohr aufgebrachte Binderscheiben geschützt. Kleinere Risse, die im Bereich des Rohrscheitels und der Rohrauflagerung auftreten können, werden durchaus zugelassen. Es wird durch die Binderscheiben aber verhindert, daß diese Risse ein das Rohr gefährdendes Maß überschreiten.In the case of steel pipes, it is possible to reduce the wall thickness to 0.5 11 / o des Lower the diameter. It is in contrast to what is usual in concrete technology Way of reinforcement or bias according to the invention, the mortar lining against Inadmissible stresses caused by binder washers attached to the outside of the metal pipe protected. Small cracks in the area of the pipe crown and the pipe support can occur are certainly permitted. It gets through the binder washers though prevents these cracks from exceeding a level that could endanger the pipe.

Die Binderscheiben werden zur Vermeidung von Kerbwirkungen nicht aufgeschweißt, sondern in an sich bekannter Weise aufgeschrumpft. Zweckmäßig bestehen sie aus zwei Halbringen, die aneinandergeschweißt sind. Zur Erzielung einer guten Schrumpfwirkung werden sie gleichzeitig auf den gegenüberliegenden Seiten geschweißt. Bei gewissen Beanspruchungsverhältnissen kann es vorteilhaft sein, den Kinderscheiben eine wesentlich höhere Streckgrenze als dem Werkstoff des Metallrohres zu geben. Diese Maßnahmen sind im Hinblick auf die durch die tragende Auskleidung erreichte Dünnwandigkeit . des Metallrohres besonders zu empfehlen.The binder washers are not welded on to avoid notch effects, but shrunk in a known manner. Conveniently, they consist of two Half-rings that are welded together. To achieve a good shrinkage effect they are welded simultaneously on the opposite sides. With certain It can be advantageous to give the children's targets a substantial to give higher yield strength than the material of the metal pipe. These measures are with regard to the thinness achieved by the load-bearing lining . of the metal pipe is particularly recommended.

Durch Aufrauhen, beispielsweise durch Stahlkies-Strahlen, der Innenoberfläche des Metallrohres, wird eine gute Haftung zwischen Mörtel und Metall erreicht. Eine weitere Haftverbesserung kann dadurch erzielt werden, daß zwischen Metallrohr und Mörtelauskleidung eine Zwischenschicht aus einem Klebemittel eingebracht wird.By roughening the inner surface, for example by steel shot blasting of the metal pipe, good adhesion between mortar and metal is achieved. One Further improvement in adhesion can be achieved by placing between the metal pipe and Mortar lining an intermediate layer of an adhesive is introduced.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rohres gezeigt.The drawing shows an exemplary embodiment in a schematic representation a tube according to the invention shown.

In dem Stahlrohr 1 befindet sich eine durch Ausschleudern hergestellte Mörtelauskleidung 2. Im Abstand von L14 von den Rohrenden befindet sich je eine Binderscheibe 3. Der gegenseitige Abstand der Binderscheiben beträgt ein Mehrfaches des Rohrdurchmessers.In the steel pipe 1 there is a mortar lining 2 produced by centrifuging. At a distance of L14 from the pipe ends there is a binder washer 3. The mutual spacing of the binder washers is a multiple of the pipe diameter.

Dadurch, daß der Abstand der Binderscheiben von den Rohrenden gleich L/4 ist, wird erreicht, daß die Rundschweißnähte zwischen zwei Rohren in der Mitte zwischen zwei Binderscheiben und damit in einem Beanspruchungsabschnitt liegen, in dem die Querschubkräfte gleich Null sind. Um ein Umknicken der Binderscheiben zu verhindern, soll das Verhältnis von Höhe zu Breite des Querschnittsprofiles nicht größer als etwa 5 : 1 sein.Because the spacing of the tie washers from the pipe ends is the same L / 4 is achieved that the circumferential weld seams between two pipes in the middle lie between two binder washers and thus in a stress section, in which the transverse thrust forces are zero. To bend the binder washers to prevent the ratio of height to width of the cross-sectional profile should not be greater than about 5: 1.

Unter Mörtelauskleidung sollen bei der Erfindung Auskleidungen aus Zementmörtel, Kunststoffmörtel od. dgl. verstanden werden.Under mortar lining, linings are intended in the invention Cement mortar, plastic mortar or the like. Be understood.

Es sollen vor allem Zementmörtel Verwendung finden, die einen relativ hohen Elastizitätsmodul von etwa 350 000 kp/cm= oder mehr aufweisen. Oft wird es vorteilhaft sein, einen Zement zu benutzen, der dem Zementmörtel nach dem Auskleiden, das vorzugsweise durch Ausschleudern erfolgt, eine hohe Frühfestigkeit verleiht.Above all, cement mortar should be used, which is relative high modulus of elasticity of about 350,000 kgf / cm = or more. Often it will it may be advantageous to use a cement that is similar to the cement mortar after lining, which is preferably carried out by centrifuging, gives a high early strength.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Metallrohr, insbesondere Stahlrohr, für unter Innendruck stehende, im Erdreich verlegte Rohrleitungen mit in axialen Abständen angeordneten, als Binderscheiben dienenden Versteifungsringen, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem mit einer als Korrosionsschutz an sich bekannten nicht armierten Mörtelauskleidung versehenen Rohr die Dicke des Metallrohres (1) entsprechend der achsensymmetrischen Belastung und die Dicke der Mörtelauskleidung (2) entsprechend den von nicht achsensymmetrischer äußerer Belastung herrührenden Beanspruchungen, vermindert um den von den Binderscheiben (3) aufgenommenen Anteil, bemessen sind. Claims: 1. Metal pipe, especially steel pipe, for under Pipelines under internal pressure and laid in the ground with axial spacing arranged stiffening rings serving as binder washers, characterized in that that in the case of a non-reinforced mortar lining known per se as corrosion protection provided tube the thickness of the metal tube (1) corresponding to the axially symmetrical Load and the thickness of the mortar lining (2) correspond to those of non-axisymmetric stresses resulting from external loads, reduced by those from the binder washers (3) absorbed portion. 2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus zwei aneinandergeschweißten Halbringen bestehenden Binderscheiben (3) in an sich bekannter Weise aufgeschrumpft sind. 2. Pipe according to claim 1, characterized in that that the binder washers (3) consisting of two half-rings welded to one another are shrunk in a known manner. 3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderscheiben in an sich bekannter Weise eine wesentlich höhere Streckgrenze als das Metallrohr (1) aufweisen. 3. Pipe according to claim 1 or 2, characterized in that the binder washers in a known manner a substantially have higher yield strength than the metal tube (1). 4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine die Haftung zwischen Metallrohr (1) und Mörtelauskleidung (2) verbessemde, z. B. aus einem Klebemittel bestehende, Zwischenschicht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 468 432, 606 234, 880 735; deutsche Auslegeschriften Nr.1030751, 1101065; französische Patentschrift Nr. 1100 330; USA.-Patentschrift Nr. 2 021378.4. Tube according to one of the claims 1 to 3, characterized by the adhesion between metal pipe (1) and mortar lining (2) improving, e.g. B. consisting of an adhesive, intermediate layer. Into consideration Drawn publications: German Patent Specifications No. 468 432, 606 234, 880 735; German Auslegeschriften Nos. 1030751, 1101065; French Patent No. 1100 330; U.S. Patent No. 2,021,378.