HDD-Bohrprofilrechner
Konservative Vorabschätzung von Profilgeometrie, Einzugskraft und verbleibender Zugtragfähigkeit für HDD-Projekte.
Hinweis: Dieser Schnellcheck dient ausschließlich der Orientierung. Die Ergebnisse ersetzen keine projektspezifische Auslegung. Bemessung und Freigabe obliegen dem verantwortlichen Projektbüro. Alle Angaben ohne Gewähr. Vollständiger Disclaimer
Anwendung & Hintergrund
Der HDD-Bohrprofilrechner liefert eine konservative Vorabschätzung für ein vereinfachtes HDD-Profil. Das Ergebnis ist keine technische Freigabe und kein vollständiger HDD-Nachweis.
Anders als der Einzugskraftrechner schätzt dieses Tool zusätzlich die erforderliche Einzugskraft entlang des Profils und vergleicht sie mit der nach Biegebeanspruchung verbleibenden rechnerischen Zugtragfähigkeit.
Berechnungsmodell
Das Tool verwendet ein vereinfachtes 4-Punkt-Profil mit tangential anschließenden Kreisbögen. Die Kraftberechnung basiert auf der Euler-Eytelwein-Gleichung und einem segmentweisen Reibungsmodell:
Oberfläche ──── Rollen ────╲ Eintritt (α₁)
╲
╲── Tiefpunkt ─── Sohle (L₃) ─── Tiefpunkt ──╱
╱ Austritt (α₂)
╱── Oberfläche
Aus Winkel und Überdeckungstiefe werden Radius, horizontale Projektion und Bogenlänge bestimmt:
$$R = \frac{H}{1-\cos\alpha}, \qquad x=R\sin\alpha, \qquad l=R\alpha$$
Für Biegung und Restzugtragfähigkeit gilt stets $R_{maßgebend}=\min(R_{in},R_{ex})$. Der Mindestbiegeradius wird konservativ aus DVGW GW 321:2003, Tabelle A.3, mit 50D bei 0 °C, 35D bei 10 °C und 20D bei 20 °C gewählt. Zwischenwerte werden der jeweils kälteren Stufe zugeordnet.
Die Kraftbilanz entlang der 4 Segmentpunkte berücksichtigt:
| Kraftkomponente | Formel (vereinfacht) |
|---|---|
| Rollenreibung | $\mu_{Boden} \cdot w_a \cdot g \cdot L_R$ |
| Capstan-Effekt (Kurven) | $e^{\mu \cdot \alpha}$ — Seilreibung an der Bohrwand |
| Auftrieb/Gewicht | $w_b \cdot g \cdot H$ — Netto-Unterwassergewicht |
| Reibung im Bohrloch | $\mu_{Spül} \cdot |
Die erforderliche Einzugskraft $F_{erf}$ ist die kumulierte Kraft am Austrittspunkt T₄.
Auslastungsgrad
$$\text{Auslastung} = \frac{F_{erf}}{F_{zul}} \times 100,%$$
| Bereich | Bewertung |
|---|---|
| ≤ 60 % | Grün — ausreichender interner Planungspuffer |
| 60–80 % | Gelb — Detailprüfung erforderlich |
| > 80 % | Rot — für die Vorplanung nicht freigeben |
Die Schwellen 60/80 % sind konservative interne Planungsschwellen und keine Grenzwerte aus GW 321.
Eingabefelder im Detail
Bohrprofil:
- Eintrittswinkel α₁ — Typisch 8–20° (steiler = kürzere Strecke, höhere Kraft)
- Austrittswinkel α₂ — Typisch 5–12° (flacher als Eintritt)
- Überdeckungstiefe H — Abstand Geländeoberkante bis Rohrachse
- Gesamtlänge L — Horizontale Querungslänge von Eintritts- zu Austrittspunkt
Bodenverhältnisse:
- Bodentyp — Wählt automatisch den Reibkoeffizienten (manuell überschreibbar)
- μ_Boden — Reibung Rohr/Boden auf der Oberfläche (Rollenstrecke): 0,2–0,4
- μ_Spülung — Reibung Rohr/Bohrwand im gespülten Bohrloch: 0,2–0,3
- Spülungsdichte — Typisch 1.050–1.300 kg/m³ (beeinflusst Auftrieb)
Quellen & Normen
- DVGW GW 321 (10/2003), Anhang A — Zugkraft-, Zeit- und Mindestbiegeradiuswerte für PE-Rohre
- Euler-Eytelwein-Gleichung — Seilreibung/Capstan-Effekt (Grundlage der Kraftberechnung an Kurven)
Modellgrenzen
Nicht berücksichtigt werden insbesondere Räumer- und Schneidkräfte, hydrokinetische Kräfte, Losbrech- und Stillstandsreibung, lokale Umlenkungen, Bohrlochinstabilität sowie der Außendruck- und Kollapsnachweis. Reibwerte und Spülungsdichte sind Projektannahmen. Für Ausführung und Geräteauswahl sind ein projektspezifischer HDD-Nachweis und Felddaten erforderlich.
Alle Angaben ohne Gewähr. Vollständiger Disclaimer