Dauerhaftigkeit
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- Technische Aspekte
- Dauerhaftigkeit
Stahlspundbohlen werden in großem Umfang für dauerhafte Erdstützungs- und Strukturgründungsarbeiten verwendet. In den meisten Fällen können sie in ungeschütztem Zustand verwendet werden. Der Grad der Korrosion und die Frage, ob ein Schutz erforderlich ist, hängen von der Arbeitsumgebung ab, die sogar innerhalb derselben Anlage unterschiedlich sein kann.
Im Allgemeinen sind Meeresumgebungen am korrosivsten und unvorhersehbarsten. Auf wenigen Metern sind Teile der Spundbohlen in Kontakt mit dem Erdreich und sind dem Meerwasser, den Gezeiten, Spritzwasser und maritimer Umgebung ausgesetzt.
Für die meisten Umgebungen wurden charakteristische Korrosionsraten gemessen (Erdreich, atmosphärische Umgebung, Süßwasser, Meeresumwelt...). Im Idealfall werden die an benachbarten Bauwerken gemessenen Korrosionsraten berücksichtigt, aber in den meisten Fällen sind diese Daten entweder nicht verfügbar oder nicht zuverlässig. Typische Korrosionsraten können der europäischen Norm DIN EN 1993 - Teil 5 entnommen werden. Beachten Sie, dass in bestimmten Situationen Korrosion aufgrund örtlicher Gegebenheiten zu höheren Korrosionsraten führen kann, was detaillierte Standortuntersuchungen und Datenanalysen erfordert.
In vielen Fällen sind die Korrosionsraten von Stahl gering und der Einsatz von Schutzmaßnahmen nicht erforderlich. Es gibt jedoch Fälle, in denen die Korrosion ein größeres Ausmaß annehmen kann, so dass Maßnahmen in Betracht gezogen werden sollten, die die Nutzungsdauer eines Bauwerks verlängern können. Schutzmaßnahmen und Designüberlegungen umfassen eine oder eine Kombination der folgenden Methoden:
- Beschichtungen (typischerweise nur in Zonen mit hoher Korrosionswahrscheinlichkeit);
- Verwendung eines stärkeren/dickeren Profils oder einer höherwertigen Stahlsorte, um eine „statische Reserve” zu schaffen;
- Bemessung zur Vermeidung der maximalen Biegemomente in Zonen mit hohen Korrosionsraten;
- Verlängerung der Betonholmabdeckung unterhalb des Niedrigwasserspiegels;
- Verwendung der Stahlgüte AMLoCor® (am effizientesten in der permanenten Unterwasserzone und in der Niedrigwasserzone);
- Verwendung der Stahlgüte ASTM A690 (Spritzwasserzone);
- kathodischer Korrosionsschutz durch Einleitung von Strom oder durch Opferanoden (schützt die ständig mit Wasser in Kontakt stehende Oberflächen).
Die nachteiligen Auswirkungen von Abrieb und Erosion sollten bei der Bemessung oder bei der Auswahl von Schutzmethoden berücksichtigt werden, z. B. bei der Verwendung von speziellen Beschichtungssystemen.
AMLoCor®
Erhöht die Lebensdauer von Meeresbauwerken beträchtlich
Schließlich sollte Lochfraßkorrosion, ein lokales Phänomen, das in der Regel auf einen kleinen Teil der Oberfläche des Bauwerks beschränkt ist, überwacht werden. Maßnahmen, die verhindern, dass der zurückgehaltene Boden durch die kleinen Löcher ausgewaschen wird, sind leicht zu realisieren. Beachten Sie, dass die Lochfraßkorrosion im Allgemeinen die Gesamtstandsicherheit der Stützwand nicht beeinträchtigt.
In den meisten Fällen ist die Konstruktion mit einer Abrostungsreserve aus Stahl die kosteneffektivste.
In rauen maritimen Umgebungen kann für den Teil unter Wasser ein kathodischer Schutz von Anfang an konzipiert und später eingebracht werden, wenn die Überwachung des Bauwerks zeigt, dass die Korrosionsraten nach mehreren Jahren höher sind als in den Entwurfsannahmen vorgesehen.
| Auszug aus DIN EN 1993-5: Tabelle 4.1. & 4.2. Verlust der Stahldicke in (mm) | |||||
| Entwurfslebensdauer (Jahre) | 5 | 25 | 50 | 75 | 100 |
| ungestörte natürliche Böden (Sand, Ton, ...) | 0,00 | 0,30 | 0,60 | 0,90 | 1,20 |
| gewöhnliches Süßwasser: Wasserlinie | 0,15 | 0,55 | 0,90 | 1,15 | 1,40 |
| Meerwasser: permanente Unterwasser- & Gezeitenzone | 0,25 | 0,90 | 1,75 | 2,60 | 3,50 |
| Meerwasser: Spritzwasser- & Niedrigwasserzone | 0,55 | 1,90 | 3,75 | 5,60 | 7,50 |
Durability Software
Durability ist eine kostenlose, intuitiv zu bedienende Software zur Optimierung des Designs von Stahlspundbohlen durch Bewertung der Dauerhaftigkeit und der Nutzungsdauer.
Hinweise
- Messung des Stahldickenverlustes an bestehenden Bauwerken
Die Messmethode sowie die Genauigkeit der Messgeräte können einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse und deren Schlussfolgerungen haben. ArcelorMittal hat ein recht einfaches Messverfahren entwickelt, das eine angemessene Analyse der Messergebnisse nach einigen Jahren am Bauwerk ermöglichen sollte. Da der Dickenverlust in den ersten Jahren relativ gering ist, könnte eine Extrapolation nach nur wenigen Jahren der Nutzungsdauer zu einer übermäßigen Über- oder Unterschätzung der Korrosionsraten führen, wenn die ursprüngliche Dicke nicht bekannt ist. Es wird daher dringend empfohlen, die erste Messkampagne unmittelbar nach dem Einbringen der Spundwand (oder einige Monate später) durchzuführen, und alle weiteren Messungen sollten an derselben Stelle vorgenommen werden. Außerdem schützt die dünne Schicht des korrodierten Stahls den Stahl vor dem Korrosionsprozess, so dass das Entfernen dieser Schicht für die Messung einen erheblichen Einfluss auf die zukünftigen Korrosionsraten haben kann. - Die Korrosion innerhalb der Schlösser kann vernachlässigt werden
Diese Aussage basiert auf mehreren Bauwerken, bei denen die Spundbohlen nach der Nutzungsdauer herausgezogen und die Dicke der Flansche und Stege gemessen wurden. Im Inneren der Schlösser war keine Korrosion zu erkennen.
