Kriechmodul

Anstelle des bei Metallen üblichen Elastizitätsmoduls wird bei thermoplastischen Kunststoffen der zeit-, temperatur- und spannungsabhängige Kriechmodul Ec angegeben. Siehe hierzu auch Fachbegriffe Kriechen sowie Retardation bzw. Kriechen.

Beim Kriechmodul handelt es sich, wie beim Elastizitätsmodul, um den Quotienten aus Spannung und Gesamtdehnung. Der Proportionalitätsbereich zwischen Spannung und Dehnung (HOOKESCHES Gesetz) ist beim Elastizitätsmodul nur bei Kurzzeitbelastung ausgeprägt, bei langzeitiger Beanspruchung muss er aus dem Verhältnis der zeitlich konstanten Spannungen zu den zeitabhängig zunehmenden Dehnungen ermittelt werden (Kriechmodul).

Die Vorgehensweise zur rechnerischen Bestimmung des für eine Dimensionierung zutreffenden (zulässigen) Kriechmoduls bei thermoplastischen Kunststoffen ist ähnlich wie bei der Spannung. Neben der Zeit- und Temperaturabhängigkeit ist der Einfluss des Durchflussstoffes auf den Kriechmodul sowie die Spannungsabhängigkeit von Bedeutung. Die Berücksichtigung einer angemessenen Sicherheit bei der Bestimmung des zulässigen Kriechmoduls ist vorzunehmen. Bei Berechnungen mit dem Kriechmodul ist die Belastungsart (Zug oder Biegung) zu beachten, da je nach Aufgabenstellung unterschiedliche Werte einzusetzen sind. Die Elastizitätsmodule aus Zugbelastung sind größer als bei Biegebeanspruchung. Differenzierung zwischen Elastizitäts- und Kriechmodul für Belastungen, welche nur kurzzeitig wirksam werden, ist der Kurzzeit-Elastizitätsmodul EKZ, für solche die langzeitig wirken, der Langzeit-Elastizitätsmodul ELZ , das heißt der Kriechmodul Ec zu verwenden. Der Kriechmodul ist der maßgebliche Kennwert zur Berechnung von Verformungen, was insbesondere für die Ermittlung der Durchbiegung von Rohren zwischen zum Beispiel einzelnen Rohrauflagestellen (Auflagerabstand) gilt.

Für die Stabilitätsberechnungen (Rohrstatik) - bei erdverlegten Kunststoffrohrsystemen durch Erd- und Verkehrslasten bzw. Grundwassereinfluss – werden entsprechende Elastizitäts-Modul-Werte, wie z. B. der Kriechmodul benötigt.

Bei der Berechnung von Bauteilen (wie z.B. Kunststoffrohren) kann man die gleichen Regeln der Festigkeitsberechnungen wie bei Metallen anwenden. Man setzt lediglich anstelle der bei Metallen üblichen Kurzzeitwerte von Zugfestigkeit und E-Modul die entsprechenden Langzeitwerte der entsprechenden Thermoplaste für Zeitstandfestigkeit und Kriechmodul ein, siehe nachstehende Grafik. Aus wissenschaftlichen Untersuchungen und praktischer Erfahrung liegen Langzeit-Dimensionsparameter vor, die eine technisch sichere und langfristige Auslegung des Kunststoffrohrsystems ermöglichen.

Grafik: Kriechmodul Ec für PE 100 in Abhängigkeit von der Zeit und Temperatur (Festigkeitswerte zur Dimensionierung von thermoplastischen Werkstoffen)