Die Bautechnik, Jg. 11, Heft 42

11. Ja h rg a n g

591

DIE BAUTECHNIK

B E R L IN , 29. September 1933 H eft 42

A lle R ech te y o rb e h a lte n .

1. A llg e m e in e s .

Die K analisierung der Flusse hatte u r s p r u n g l i c h im w esentlichen den Zweck, der Schiffahrt in den F ailen eine grófiere Fahrw assertiefe und -dauer zu g e w a h rle iste n , ln denen Ihr diese V erbesserungen nicht m ehr durch kiinstliche Einschrankung der A bflufiąuerschnitte, selb st mit Hilfe von Zuschufiw asser aus Speichern, geschaffen w erden konnten. Bei dieser A ufgabe, die auch heute noch m eistens die beherrschende ist, kann es sich um die U berw indung des G efalles eines langeren F.ufilaufes durch eine zusam m enhangende Staffel handeln (O der, M ittelw eser, M ain, Neckar), oder cs w erden einzelne fiir die Schiffahrt durch ihre G efaile und ihre Lage besonders hinderliche Strecken m ittels einer einzelnen Staustufe iiberw unden, w ahrend der tibrige Tell des Flusses regullert wird (Kachlet- stufe in der Donau bei Passau). Da fiir die K analisierung lm Schiffahrt- interesse eine verbaltnism aB ig geringe W asserm enge nótig ist und starkę G efaile iiberw unden w erden kónnen, eignet sie sich besonders fiir die O beriaufe der Stróm e und die gefailereichen, aber w asserarm en Neben- fliisse. An ihnen sind, da das Fiufibett m eist tief eingeschnitten und das Tal selbst eng ist, b ei mafiiger G eschiebefiihrung die Eingriffe in die b esteh en d en V erhaltnisse nicht so schw er w ie bei Flachlandfliissen in b reiter T alniederung mit reichlicher G eschiebefiihrung.

Der A usbau der W asserkrafte h at der K analisierung in den letzten Jah rzeh n ten eine w e i t e r e w ichtige A ufgabe zugew iesen: das an den Stufen zusam m engefaflte G efaile zur E rzeugung elektrischer E nergie zu verw erten. An Fliissen m it gróBerem W asserreichtum und starken G efailcn kann dieses B estreben sogar der alleinige oder, w ie in der Rhelnstrecke Basel—Schaffhausen, der erste Zweck einer K analisierung sein, die dam it einer spateren Schiffbarm achung w eitgehend vorarbeitet.

Eine d r i t t e Aufgabe, die selten allein und dann hóchstens fiir die A usfiihrung von T eilkanalisierungen oder einzelnen Stufen ausschlaggebend ist, erfiillt die K analisierung durch F órderung der L andeskultur, w enn z. B. B ew asserungsw asser in einer gew issen, m it anderen M itteln nicht zu erreichenden H óhe seitlich ab g ele itet w erden soli. So wird m it Hilfe des D órverdener W ehres, das den durch die U nterw eserkorrektion ab- gesenkten G rundw asserstand auf der friiheren H óhe halt, gleichzeitig das uber 5000 ha groBe S y k e-B ruckhausen-T hedlnghauser M eliorationsgebiet bew assert.

In den letzten Jahren sind fiir die K analisierungen der F lusse neue Problem e en tstan d en : die A ufgabe, die Selbstreinlgungskraft des Flusses zu verst3rken, um zu g eleitete A bw asser w ieder verw enden zu kOnncn, und das B estreben, die H altungen besonders in volkreichen G egenden oder In der N ahe von G rofistadten zu V olkserholungsstatten und Sport- piatzen auszugestalten. Die letztgenannten Zwecke lassen die K analisierung eines Flusses zu einem bestim m enden F aktor der L andesplanung w erden.

2. Z ah l u n d L a g e d e r S ta u s tu fe n .

Die K analisierung unterbricht die freie StrOmung w ahrend eines groBen T eilcs des Jahres und zerleg t den FluB durch Stauanlagen in treppen- fOrmig aufelnanderfolgende H altungen. D er A ufstau geschieht in neu erer Z eit nur m ehr durch bew egliche W ehre; die Schiffahrt iiberw indet ihn durch die K am m erschleuse.

Die Zahl, der A bstand und die Lage der Staustufen w erden bestim m t durch die Forderungen der Schiffahrt, der K raftnutzung, der L andeskultur und der H ygiene. Sie w erden b e d in g t durch die HOhenlage der Ufer, des G rundw assers, der ruckliegenden Landereien und die B esiedlung des Flufitales, durch das G efaile, den GrundriB und die U ntergrundverhaitnisse des Flusses, sow ie durch die vorhandenen N utzungen des W asserlaufs.

Die S c h i f f a h r t drangt zur E rhohung des betriebsw irtschaftlichen W ertes der W asserstraBe auf eine mOglichst g eringe Zahl von Staustufen.

Durch groBe Stauhóhen m it langen H altungen kOnnen die fiir die B em essung der M aschinenleistungen von Schleppern und Selbstfahrern ausschlaggebenden grOBten FlIeBgeschwindigkeiten am oberen E nde der H altungen nledrig gehalten w erden. Ganz besonders in diesem Teile der H altungen mufi bei allen A bflufimengen eine b estim m te M indesttiefe t u n ter dem hydrostatischen Stau slchergestellt sein (Abb 1). D er sich tat- sachlich elnsteliende hydraulische Stau b ie te t ein Sicherheltsm afi gegen voriibergehende U n eb en h eiten der Sohle u nd kleine Schw ankungen der W asserfiihrung. Der Schiffahrtbetrleb verlangt eine ilberslchtllche Fahr- strafie sow ohl bei den B auw erken w ie ln der freien FluBstrecke, u nd die

D ie K analisierung der F lu sse.

Von R egierungsbaurat ®r.=3ng. W ittm a n n , Berlin.

Schleusen w ie die im FluB besonders zu schaffende und zu u n terh alten d e Fahrw asserrinne m iissen in ihren A bm essungen den B etriebsm itteln an- gepafit w erden. Bei d er B estim m ung der HOhenlage der Brucken oder b ei vorhan d en en , m it w irtschaftlich v ertretb aren M itteln nicht ver3ndcr- lichen Briicken: der zulassigen StauhOhe, ist vom hydraulischen S tau des hOchsten schiffbaren W asserstandes auszugehen, w obei unter d en Briicken eine von d er HOhe d er F ahrzeuge abhangige lichte D urchfahrthohe ln einer M indestbreite vorhanden sein mufi. B ietet der Fiufi bei hOhcren W asserstanden im u n gestauten Z ustande genugende Fahrw assertiefen mit annehm baren Fliefigeschw indigkeiten, so kann aufier d er Fahrstrafie durch die Schleuse eine ó ffn u n g des W ehres ais Schiffsdurchlafl eingerichtet w erden. Ist eine b e steh en d e, auf dem freien Flufi b etrieb en e Schiffahrt au frech tzu erh alten , so mufi die Schiffahrtrinne je d erzeit, also auch an T agen, an denen bel N iederw asser der Stau g eleg t ist, befahrbar sein.

Die Schiffahrtrinne fiihrt dann entw eder durch den Schiffsdurchlafi am W ehr od er die Schleusendrem pel, und die Sohlen der O ber- und U nter- kanaie m iissen fiir die B enutzung ohne Stau geniigend tief g eleg t w erden.

So lieg t z. B. der O berdrem pel der S iidschleuse der K achletstufe bei Passau 9,95 m u n ter dem norm alen Stauspiegel, dam it auch bei gelegtem Stau und beim niedersten schiffbaren W asserstande die Fahrw assertiefe von 1,40 m des freien F lusses vorhanden ist. Fiir die FIOBerei w erden bei nam haftem V erkehr Flofigassen gefordert. W egen der grofien W asser- verlu ste durch ihren Betrieb ist an S taustufen m it W asserkraftnutzung von der A nlage einer Flofigasse abzusehen, und die FlóBe sind auf die Schleuse oder den Schiffsdurchlafi zu verw eisen. Fiir die FIOBerei ist m it der K analisierung m ehr noch ais fiir die GroBschiffahrt der N achteil v erb u n d en , dafi fiir die Talfahrt die freie StrOmung verloren g eh t und die FiOfie entw eder geschleppt w erden m iissen od er eine langere Reise- dauer erreichen. Der N achteil kann durch die M óglichkeit eines tieferen E inbindens d er FiOfie aufgehoben w erden. Sow ohl b ei d er A nlage einer besonderen Schiffahrtrinne durch das W ehr w ie einer Flofigasse w ird im m er sehr ernstlich zu priifen sein, ob der Aufwand fiir die notw endigen D aueranlagen d e r w irtschaftlichen B edeutung d er V erkehrsarten entspricht oder ob ihnen gew isse N achteile zum N utzen des G esam tunternehm ens aufgebiirdet w erden kOnnen. An die B auw erke d er K analisierung und die B ctriebseinrichtungcn ist die A nforderung zu stellen, dafi sie eine m oglichst lange D auer der Schiffahrt gew ahrleisten, dafi also durch ihre konstruktive D urchbildung die Zahl der durch Eis und H ochw asser n o t­

w endigen Sperrtage m óglichst eingeschrankt wird.

D ie B elange der W a s s e r k r a f t n u t z u n g sind hinsichtlich StauhOhe u nd Lange der H altung in den m eisten F ailen gleichlaufend m it denen d er Schiffahrt. K raftw irtschaftlich ist es richtig, den A bstand zw eler Flufi- kraftw erke oder die StauhOhe so zu w ahlen, dafi bei gutem M ittelw asser noch ein w esentlicher Einstau des oberen W erkes vorhanden ist, w eil d er durch den hOheren Stau am unteren W erk erzeugte G efallegew inn grOfier ist ais der G efaileverlust am oberen W erk. Nach diesen Gesichts- p unkten w ird man das G efaile an Fliissen aufteilen, bel d en en die Kraft- gew innung der H auptzw eck der K analisierung ist. Fiir die Schiffahrt kann sich ein gegenseitiger Einstau der S taustufen durch die VergrOfierung der F ahrw assertiefe u nd nam entlich durch die V erm inderung d er Fliefi- geschw indigkeit im oberen Teil der S tau h altu n g so giinstig ausw irken, dafi der schiffahrtbetriebliche N achteil ein er grófieren ais u n b ed in g t not­

w endigen Z ahl von Stufen aufgehoben w ird. Wo durch die K analisierung der Flufi ln erster Linie aber schiffbar gem acht w erden soli, w ird m an, ohne auf diese kraftw irtschaftliche Forderung zu stark Riicksicht zu nehm en, die Stufen m oglichst w eit auseinanderziehen. Bei den hierbei am oberen E nde der H altung m eist notw endigen B aggerungcn w erden die g estau ten W asserspiegel yielfach u n ter d ie bisherigen u n gestauten SpiegelhOhen absinken, und das Kraftwerk erh alt dadurch, besonders bel NW, einen nicht u n b ed eu te n d en G efailezuw achs.

Die Forderungen der L a n d e s k u l t u r begrenzen das Stauziel. Die zulassige StauhOhe h — U nterschied der hydrostatischen Stauspiegel am W ehr — oder, w enn u nterhalb d er Staustufe eine unkanalisierte Strecke anschllefit, h x — U nterschied des Stauspiegels der ersten Stufe m it dem MW des ung estau ten U nterw assers — , ist bed in g t durch die HOhenlage d er U fer und der angrenzenden L andereien sow ie durch die HOhe des G rundw asserstandes (Abb. 1). Im allgem einen w ird man die H óhe des S tauspiegels, das S tauziel, so anordnen, dafi nach der E instaujing das

592

G rundw asser bei W iesengelande noch 0,50 bis 0,60 m, bei A ckerland noch 1,00 bis 1,20 m unter der G elandeoberfiache steh t. D er G rundw asser- stan d von O rtschaften in der N ahe ein er Staustufe darf nicht vom O ber­

w asser, sondern mufi vom U nterw asser beherrschend beeinflufit w erden.

Bei d er B eurteilung des Einflusses d er S tauhóhe ist vom hydraulischen S tauspiegel auszugehen. Wo es durch an d ere V erhaitnisse (Stufe II und III in Abb. 1) w lrtschaftlich nicht m óglich ist, den Stauspiegel auf d er ganzen Lange der H altung und besonders in der N ahe des W ehres niedrlger ais das U fergelande zu halten, m iissen D am m e g egen die O berflutung er­

richtet w erden. Um die Einw irkung der K analisierungsm aflnahm en auf den G rundw asserstand b eu rteilen zu kónnen, sind B eobachtungsrohre im ganzen Bau- und S taugebiet zu setzen und m óglichst schon m ehrere Jahre vor Baubeginn zusam m en m it H ausbrunnen in O rtschaften u nd P eg eln in N ebengew assern zu beobachten.

Abb. 1.

L angsschnltt einer k analisierten Flufistrecke.

Die w achsenden Schw ierigkeiten d er W asserversorgung erfordern z. B. an d er Ruhr die W ied erv erw en d u n g der A bw asser. D er FluB muB _ in stan d g esetzt w erden, durch E r h o h u n g der S e l b s t r e i n i g u n g s k r a f t und V erdiinnung das ihm iibergebene A bw asser so zu v erarb eiten , daB es b ei entsprechender N achreinigung, z. B. durch B odenfiltration, w ieder zu einem v o llw ertlg en , relnen V ersorgungsw asser w ird. D ies wird durch die Anlage von S tauseen erreicht, in denen die Laufzeit des FluBw assers v erlan g ert und es in groBer Flachę dem Einflusse der Luft und des Lichtes au sg esetzt wird. Die Lage der Staustufen muB also die Bildung geniigend groBer S tauseen m óglich m achen. An den bis je tz t in B etrieb genom m enen zw ei S tauseen der Ruhr sind ferner drei Laufw erke zur A usnutzung der W asserkrafte ein g eb au t. An einem S e e , dem H e n g ste y -S e e , ist ferner ein P um pspeicherw erk errichtet, und die Seen w erden von der B evólkerung eifrlg ais Sport- und B ad eg eleg en h eit b e n u tzt. Das B estreben der Stadt S tu ttg a rt, die H altung d er S taustufe M unster d er N eckarkanalisierung u n terh alb S tu ttg art zu einem See fiir den Bade- und R udersport zu er- w eitern, w ar fiir die Lage des W ehres und die Zahl d er fluBabwarts an- schllefienden Staustufen ausschlaggebend.

Bei der E inteilung d er Stufen w ird das FlieBgefaile der H altungen v ernachiassigt und, nachdem die Stauhóhe h im w esentlichen durch die lan d esk u ltu rellen B edingungen eingegrenzt ist, die Stauw eite / nur nach dem hydrostatischen Stau berechnet. B esonders g eeig n e t fiir eine Kanali- sierung sind FluBstrecken m it geringen G efallen in tief eingeschnlttenen T alem . H ier lafit sich das G efaile ohne unzulassige B eeintrachtigung der L andereien durch lange H altungen und eine geringe Zahl von Stufen mit groBen S tauhóhen iiberw inden. Bei dem m eist v o rh an d en en ungleich- maBigen G efaile des u n g estau ten W asserspiegels und der Flufisohle in einer langeren K anallsierungsstrecke w ird man d aher eine Stufe so leg en , dafi die Strecken mit starkerem G efaile am Anfang, je n e mit schw acherem G efaile am E nde d er H altung liegen. Fflr die Lage der S taustufe II in Abb. 1 ist dieser G rundsatz m afigebend. H ierbei w urde die H altung der S taustufe I dadurch veriangert, dafi man von dem P unkte A an, von dem fluBaufwarts die notw endige F ah rw assertiefe t unterschritten w iirde, die S ohle durch B aggerung vertieft. Die A usdehnung dieser B aggerungen ist begrenzt durch die en tsteh en d en K osten, die nam entlich bei felsiger Sohle sehr erheblich sind, und durch d ie G efahr unzulassiger Senkungen des N iedrlgw assersplegels. Sie kónnen sich dauernd schadlich auf den G rundw asserstand und voriibergehend — w ahrend des B aues und bei aufgehobenem Stau — nachteilig auf eine schon b e steh en d e und aufrecht- z u erh alten d e Schiffahrtm óglichkeit ausw irken. D iesen N achtellen steh t der groBe V orteil g eg en flb er, daB durch die B aggerungen der hóchste H ochw assersplegel oft nicht unw esentlich g esen k t w erden kann. Bei der H altung der Stufe II erreichen die B aggerungen augenscheinlich ein ungew óhnliches Mafi. Die Stufe III mufite jedoch w egen des tiefliegenden G elandes m óglichst w eit fluBaufwarts verschoben w erden. N ur beschrankt zulassig sind B aggerungen zur V eriangerung der H altungen bei stark geschiebefflhrenden F liissen , w eil hier das H ochw asser, bei dem die W ehrOffnungen freigegeben sin d , die geb ag g erte Schiffahrtrinne durch

Sinkstoffe und G eschiebe w ied er auffullt. Die dann nach jed em Hoch­

w asser notw endigen B aggerungen verursachen nicht nur aufierordentliche Kosten, die d auernden E ntnahm en konnen sich auch auf den G eschiebe- h aushalt eines Flusses durch die F órderung e in e r v o rhandenen V ertiefungs- ten d en z seh r ungiinstig ausw irken und besonders am E nde ein er K anali- sierungsstrecke unzulassige S ohlenvertiefungen infolge F eh len s einer gen u g en d en G eschlebezufuhr hervorrufen.

3. L in ie n fflh ru n g .

Fiir die Linienfflhrung der K analisierung b esteh en durch die G egebcn- heiten der Flufitaier stark ę E inschrankungen. Im allgem einen w ird man versuchen, die Schlffahrtstrafie im F lusse selb st zu belassen, und sie nur ln u n b ed in g t n otw endigen Fallen in die teu ereren S eitenkanale verlegen, die bei A usnutzung der W asserkraft gleichzeitig der Z uleitung des Kraft- w assers dienen konnen. A usschlaggebend fflr diese E ntscheidung ist n eben der H ohenlage der U fer und der L andereien vielfach die Be- schaffenhelt des U ntergrundes und, bei den u n teren Strecken von N eben- fliissen, die G efahr von E isversetzungen durch den Rflckstau des Vor- fluters. Auch w enn der FluB stark au sh o len d e lange Schlelfen mit fflr die Schiffahrt unzulassigen H albm essern aufw eist, kann eine U m gehung durch S eitenkanale notw endig w erden, w odurch sich vielfach die Stufen- zahl elnschranken lafit u n d der Schiffahrt durch die A bkflrzung Ersatz fflr die durch die Schleusung v erlo ren g eh en d e Z eit g eb o ten w erden kann. Im F lusse soli, w enn nicht zw ingende Ortliche Grflnde dagegen sprechen, eine Stufe nur in g eraden od er schw ach gekrflm m ten FluB­

strecken angelegt w erden. Starkę K riim m ungen des freien Flusses von grófierer Lange sind abzuflachen, oder die Stufe ist so anzuordnen, daB dic K riim m ung noch in tiefes, langsam fliefiendes W asser zu liegen kom m t.

4. A u s b ild u n g d e r Q u e rs c h n itte .

Im allgem einen w ird man sich an die v o rhandenen Q uerschnitte des freien F lusses halten , w enn ihre B reite den A nforderungen des Schiffs- verkehrs genflgt. O berhalb d er W ehre w ird eine A nderung m eist nur dann notw endig sein, w enn durch das W ehr eine Schiffahrtrinne hindurch- fiihrt, in der bei gelegtem Stau, g eringen AbfluBm engen und einem entsprechend tief liegenden W ehrboden eine b estim m te Fahrw assertiefe vorhanden sein mufi. Die Q uerschnitte flufiaufwarts vom oberen Vor- hafen bedflrfen gleichfalls einer besonderen A usbildung, w enn d ie Schleuse ohne Stau und schon w ahrend des B aues b e n u tz t w erden soli. U n ter­

halb der W ehre ist m eist schon durch die notw endige B aggerung eine U m gestaltung der Q uerschnitte notw endig und auch zweckmafiig, um die Fliefigeschw indigkeiten im oberen Teil der H altungen m óglichst zu ver- kleinern. Ais Q uerschnlttsform em pfiehlt sich die einfache Trapezform . Die N eigung der Bóschungen hangt von der B eschaffenheit der Sohle ab.

Man wird sie so flach w ie w irtschaftlich v ertretb ar, im allgem einen zw ischen 1 :2 bis 1 : 4 w ahlen.

5. H o c h w a ss e ra b flu fi.

Bel gelegtem Stau, w enn d er FluB w ied er frei abfiiefit, mufi dem H ochw asser durch die Lage der S taustufe und die A usbildung der Bau- teile w ie auch d er oben und unten anschlieBenden freien FiuBstrecke ein g la tte r Abflufi geslchert sein. W enn es irgend erreichbar ist, sollte H ochw asser nicht durch die Schleusen g e le ite t w erden. H ierzu ist m indestens das Schleusenoberhaupt, b esser die ganze Schieusenplattform hochw asserfrei zu leg en . Die W ehranlage ist grundsatzlich so auszubilden, dafi die O ffnungen bei plótzlich elntretendem H ochw asser schnell und durchaus slcher auf ihre ganze B reite freigegeben w erden kónnen. Die V erschliisse sind dabei vollstandig aus dem A bflufiąuerschnitt bis zu einer H óhe von m indestens 0,30 m iiber dem hóchsten bek an n ten H ochw asser herauszunehm en. Ein schadlicher A ufstau der H ochw asser durch die E inbauten mufi verm ieden w erden, vielm eh r ist durch die gesam te A nlage eine S enkung des H ochw asserspiegels anzustreben.

6. V o r- u n d N a c h te ile v o n F lu f ik a n a lis ie ru n g e n .

D er grOfite V orteil einer Fluflkanalisierung fiir die Schiffahrt ist die nahezu vollstandige U nabhangigkeit des Schiffahrtbetriebes von der vor- h andenen W asserm en g e, da der hydrostatische W asserspiegel b e i dichten W ehren so lange gehalten w erden kann, ais der Zuflufi den V erbrauch durch die Schleusen, Fischpasse und FloSgassen u nd den V erlu st an V erdunstung und V erslckerung deckt. D er grofie Q uerschnitt erleichtert und v erbilligt den B etrieb, und die geringe Fliefigeschw indigkeit erfordert fur die Berg- fahrt Schlepper von n u r unw esentlich starkeren M aschinen ais fflr die Tal- fahrt. D iesen V orteilen stehen der erhebliche N achteil h o h er A nlage- und U nterh altu n g sk o sten und der V erlust an treib en d er Kraft bei der Talfahrt sow ie die Einbufie an Z eit durch die S chleusungen geg en u b er. D er Zeit- verlust durch eine S chleusung entspricht bei jedem Stauw erk einer W ege- strecke von 2 bis 8 km, im M ittel 5 km. Er kann durch g eeig n e te Linienfflhrung in Seitenkanalen vielfach stark verm indert w erden. Der G efahr, dafi bei H ochw asser od er E isgang d ie bew eglichen W ehrteile nicht rechtzeitlg g enug entfernt w erden kOnnten und dadurch Schaden

J a h rg a n g 11 H e ft 4 2

29 . S e p tc m b e r 1933 W i t t m a n n , D ie K a n a lis ie r u n g d e r F liisse

593

fiir K ulturland und O rtschaften en tsteh en w u rd en , b eu g t eine sorgfaltige A usbildung der W ehrverschliisse vor.

Ais b eso n d erer V orteil der K analisierung ist die M óglichkeit der W a s s e r k r a f t a u s n u t z u n g elnzuschatzen. Sie kann ln besonders gunstigen Failen iibcrhaupt der Anlafi fiir den A usbau des F lusses sein und dadurch die Schiffbarm achung vorbereiten und erheblich zur Finanzie- rung der GrofischlffahrtstraBe beitragen.

Fiir die L a n d e s k u l t u r b e d c u te t eine K analisierung stets einen Eingriff in b e ste h e n d e V erhaitnisse. Es ist ab er durchaus móglich, durch um fassende und vor allem rechtzeitig getroffene M afinahmen die Ein- w irkungen unter B eachtung der Interessen des gesam ten U nternehm ens auf ein ertragliches MaB zuriickzuschrauben. Am einschneidendsten w irkt die V eranderung der freien W asserspiegel durch den Stau auf die G rund- w asserverhaitnisse, und hier hat es sich bei der K analisierung der O der gezeigt, daB der EinfluB auf die G rundw asserstande in d er seh r breiten T alniederung w esentlich w eiter relchte, ais urspriinglich angenom m en w u rd e 1). D er aus ein er 2 bis 3 m dicken Schicht A uenlehm b estehende N lederungsboden besitzt sehr grofie Kapillarkraft. V or der K analisierung w lrkte der daru n terlieg en d e S andboden ais natflrliche D ranage. M it dcm A nheben des G rundw assers bis zur U nterk an te d er Lehm schicht hórte diese naturliche E ntw asserung auf, es traten um iangrelche Ver- w asserungen der Flufinlederung ein. In trockenen Jahren w ar die An- feuchtung des B odens von unten fiir die Landwirtschaft erw iinscht. Da die Pflanzen ln helfien Som m ern aber bis zu 2 cm W asserschicht taglich v erd u n sten , w ird m it der H ebung des G rundw asserspiegels und der dam it v erbundenen V erbreiterung des u n ter dem Einflufi der O der steh en d en N lederungstreifens m ehr W asser ais zuvor v erdunstet, und die N iedrlgw asserfiihrung d er O der, die fiir die Schiffahrt erforderlich ist, w ird erheblich geschm aiert. Die m ittlere N iedrigw asserm enge der O d er bei Breslau ist seit der K analisierung um 16 m 3/sek, das sind 3 0 % . sunken. 80 km unterhalb Breslau, wo sich das Fiufibett der O der standig vertleft, Ist dagegen eine Z unahm e der N iedrlgw asserfiihrung feststellbar, weil das G rundw asser bereits u n ter die Lehm schicht gesunken ist.

Der Gefahr der D urchnassung und V ersum pfung des zuriicklicgenden, landw lrtschaftlich g enutzten G elandes wird durch E ntw asserungsgraben v orgebeugt, die in das U nterw asser ausm iinden, nótigenfalls in V erbindung mit D ranagen od er durch A uffiillung der zu tief liegenden Flachen je nach B odenart und B ebauung auf 0,70 bis 1,00 m iiber dem hydraulischen Stau des M ittelw assers. G eniigen hierfur die beim Bau gew onnenen A btragm assen nicht oder sind sie ihrer Bcschaffenheit w egen nicht ver- w endbar, so kann der Boden durch den A btrag zu hoch g eleg e n er Flachen gew onnen w erden, die dam it iibcrhaupt erst in die richtige Lage zum G rundw asserspiegel gebracht w erden. W ertvoll ist hierbei auch die Ein- ebn u n g groBer Flachen fiir die B ew irtschaftung mit neuzeitlichen land- w irtschaftllchen M aschinen. Vielfach b ietet sich G elegenheit, A ltarm e oder w egen standig d rohender U berflutung brachliegendes O dland mit den A ushubm assen aufzufiillen und der landw irtschaftlichen B enutzung und W ohnsledlung zuzufiihren. Die H ebung des G rundw asserstandes w irkt sich bei Flachen, die bei ungestauten niederen W asserstanden unter starker T rockenhelt leiden, vorteilhaft aus. Kann das G elande mit w irt- schaftlichen M itteln nicht aufgefiillt w erden, so b leib t nur Ankauf oder E ntschadigung durch das K anallsierungsunternehm en iibrig. Trocken- schaden kónnen durch A bsenkung des G rundw asserspiegels bei Durch- stichen, unterhalb der W ehre und infolge von Sohlenbaggerungen in den oberen Teilen od er H altungen entstehen. Sie lassen sich durch Be- w asserungsanlagen beseitigen. Die K analisierung b ie te t ln vielen Failen iiberhaupt erst die M óglichkeit, schon v orher unter T rockenhelt leidende Flachen durch E ntnahm e des W assers aus dem OW der Staustufe und Z uleltung m it natiirlichem G efaile zu bew assern. Ist mit der K analisierung eines Flusses gleichzeitig die A usnutzung der W asserkraft verbunden, so g eh t das B ew asserungsw asser der K raftausnutzung verloren. Es wird aber bei den Planungen stets zu untersuchen sein, ob die gleiche W asserm enge durch E rzeugung elektrischer Energie einen grófieren volksw irtschaftlichen W ert schafft ais durch E rtragstelgerung des B odens m ittels B ew asserung.

U nter A usnutzung der an d er Staustufe g ew onnenen W asserkraft kann das B ew asserungsw asser auch kiinstlich aus der Stauhaltung gefórdert w erden, w enn das v orhandene G efaile zu ein er natiirlichen B ew asserung nicht ausrelcht, so dafi in diesem Falle neben der B ew asserung durch G raben auch die w lrtschaftllche V erw endung von neuzeitlichen Beregnungs- anlagen móglich ist un d die landw irtschaftliche N utzung einer hóheren Form zugefiihrt w erden kann. Bei langeren Durchstichen, die auch Kraft- w asser ableiten, ist durch die nahezu vollstandige Trockenlegung des alten Flufischlauches oft eine fur die V egetation seh r em pfindllche A b­

senkung des G rundw assers zu befiirchten. Zur V erm eidung von Trocken- schadcn kann es in diesen F ailen vorteilhaft sein, am unteren Ende der abgeschnittenen Flufischlelfen sogenannte L andeskulturw ehre einzubauen, w odurch nicht allein d er G rundw asserstand gehalten, sondern — w enigstens

') F a b i a n , „Die obere und m ittlere O der ais Schiffahrtstrafie", Jahrbuch der H afenbautechnischen G esellschaft, 1925, S. 47.

unm ittelbar am W ehr — in eine fflr die V egetation gunstige Lage gebracht w erden kann u nd der K raftnutzung das andernfalls fiir eine B ew asserung notw endige K raftw asser erhalten bleibt. Dic L andeskulturw ehre w erden lediglich ln den V egetationsm onaten April bis O kto b er aufgerlchtet, w ahrend in der iibrigen Jahreszeit der Stau entfernt w ird. Da sie dem H ochw asser u nd Eisgang nicht ausgesetzt sind, kónnen sie von cinfachster B auart sein.

D ie U m gestaltung eines F lusses durch seine K analisierung w irkt sich nicht allein m echanisch durch die A nderung der Ufer, der Breite, des G efailes und die Regelung der W assertiefe und W asserfflhrung aus, sie andert auch die biologischcn G rundlagen des G ew assers und dam it auch die f i s c h e r e i l i c h e n V e r h a l t n i s s e 2). D iese A nderungen m iissen nicht von vornhereln eine V erschlechterung b edeuten. Die Erfahrungen haben gezeigt, daB sich in den H altungen eine auBerst reiche K leintlerw elt entw ickelt, die den Fischen gflnstige E rnahrungsm óglichkeiten bietet.

Sagen diese L eb ensbedingungen g erade den Fischarten zu, die in der betreffenden FluB strccke helm isch w aren und w erden nicht andere wirt- schaftlich w ertvolIe Fischarten gleichzeitig verdr3ngt, so kann von einer Schadigung der Fischproduktion nicht gesprochen w erden. U nter gunstigen V erhaitnissen w ird sogar eine erhebliche Stelgerung m óglich sein. Die U nterbrechung des freien F lusses und der A ufstiegm óglichkelt fflr dic W anderflsche durch den E inbau des W ehres w urde noch bis vor w enigen Jah ren ais die schw erste B enachteiligung der Fischerei und die zur M ilderung des Schadens eingebauten Flschpasse ais vollkom m en un- genflgend angesehen. S ystem atische B eobachtungen an Fischpassen ver- schiedencr B auart der O berrheinkraftw erke, der Neckar- u nd Main- kanallsierungen sow ie d er K achletstufe in der D onau haben ab er den Nachweis erbracht, dafl nahezu sam tliche in unscren G ew assern heim lschcn Fischarten, vor allem die ais W anderer in Betracht kom m enden, hydraulisch richtig konstruierte Fischpasse auch bel grófieren Stauhóhen spielend flber- w inden. V erstandnisvolle Zusam m enarbeit des Ingenleurs m it dem F lschereisachverstandigen wird hier Fehlschiage am b esten verm ciden lassen.

7. E in w irk u n g d e r K a n a lis ie r u n g a u f d ie A u s b ild u n g d e s L & n g ssch n ittes d e r S o h le.

In Fliissen mit felsigem U ntergrund, der nur durch eine verhaltnls- mafiig dflnne Schicht von G eróll und G eschiebe flberlagert ist, w ird die V er3nderung des G leichgew lchtzustandes d er Sohle durch den Einbau einer zusam m enhangenden K analisierungstaffel nur unw esentlich sein und nach geringfflgigen U m lagerungen der G eschiebem assen im allgem einen ais b ccn d et angesehen w erden kónnen. Auch H ochw asser w ird , a b ­ g eseh en von V erschlam m ungen der O berkanale der Schleusen und Kraft- w erk e, keine ein sch n eid en d en , fflr den Bestand der B auw erke zu be- achtenden S ohlenaustiefungen hervorrufen, A nders dagegen ln geschiebe- fflhrenden Fliissen. H ier w ird durch die Errichtung der Staustufen die friihere durchgehende G eschiebefiihrung unterbrochen. In der obersten H altung lagcrn sich das aus dem freien Flufi kom m ende G eschiebe und besonders die gróberen Telle ab, und es gelangen in gerlnger M enge nur die leichteren Teile in die anschliefienden H altungen. W ahrend des S taues kom m en som it die im freien Flufi an sich geschiebefflhrendcn A bflufim engen u n b elastet In die oberen Strecken der H altungen, sattigen sich hier m it G eschiebe und lagern es innerhalb der H altung in der unteren, schleppkraftarm en Strecke w ieder ab. Es en tste h t allm ahlich ein geringeres Sohlengefalle und ein A usgleich: O berhalb des W ehres crhOht sich die Sohle, u nterhalb tieft sic sich ein, bis die fflr die G eschlebe- b ew egung m afigebende krltlsche Profilgeschw indigkelt nicht m ehr flber- schritten w ird. In dieser W eise h at sich, w ie aus A bb. 2 hervorgeht, die Sohle der kanalisierten O der zw ischen Cosel und der N elfiem flndung zw ischen den Jahren 1891 — vor der K analisierung — und 1928 ver- an d e rt.3) Die bei gelcgten Stauen und H ochw asser durchgehende G eschiebebew egung verm ag diese Treppen an den W ehren nicht dauernd auszugleichen. Sie fiihrt m eist nur eine V erschiittung der Fahrw asscr- rinne und eine V ersandutig des W ehrbodens auf der einbuchtenden Seite herbei. Man kann der A ustiefung und A ufhóhung durch entsprechcnde V eranderung des A bflufiąuerschnlttes entgegenw irken und sie zu m ildern versuchen. Eine unv erm ln d erte G eschiebedurchfuhr w ird ab er nicht zu erreichen sein.

In der an die u n terste H altung anschliefienden freien Flufistrecke wird sich das Fehlen der G eschiebezufuhr durch A ustiefung d er Flufisohle am starksten bem erkbar m achen. Der V organg ist der gleiche w ie in der oberen Strecke der H altungen, nur wird das G eschiebe nicht m ehr ab- gelagert, sondern flufiabw arts verfrachtet. H at sich das G efaile und die Schleppkraft unm ittelbar unterhalb des W ehres genflgend verringcrt, so nim m t der ungesattigte Flufi sein G eschiebe w eiter flufiabw arts auf, die V ertiefung pflanzt sich talw arts fort. Diese E rscheinungen, allerdings verm ehrt durch andere Einfliisse, traten unterhalb des W ehres an der

2) H i n t e r l e i t n e r , „Die Binnenfischerei im Rahm en der neuzeitlichen W asserw irtschaft", DWW 1932, H eft 2.

3) F a b i a n , Bericht 13 zur 2. Frage der I. Abt. (Binnenschiffahrt) des XV. Int. Schiffahrtkongresses, Y enedlg 1931.

594

sssssi Austiefung derSahte ISZigegen l!3i mMbdhung * - • »

Kontu Gnsdmrriti V " fauendorf m e n Oderhof

& J Z j g . * * * ' £ J & ~ • ®

Stau seit tm m 7S3i

A bb. 2. U m blldung der Sohle d er O d er zw ischen Cosel und der N elG emiindung durch die K analisierung.

Neifiem iindung und treten unterhalb der letzten Stufe Ransern der O der- kanalisierung auf. Es wird hier v ersu ch t, die Sohle durch eine diinne Schottcrlage — en tw ed er d urchgehend oder in einzelnen Schw ellen — g egen w eitere A ustiefung zu schutzen. Fiir die B auw erke der S taustufen erg ib t sich die N otw endigkeit, die W ehrschw ellen nicht h ó h er ais die vor- handene FluBsohle zu legen und bei den G riindungen und der H óhen­

lage der Schleusendrem pel etw aige A bsenkungen der Sohle zu bcriick- sichtigcn.

8. S c h iffa h rt u n d W a s s e r k r a f tn u tz u n g .

Die Stau- und A bflufiregelung an einem ganz oder teilw eise kanali­

sierten FluB bringt grofie Intercssenkonflikte zw ischen dem Schiffahrt- und K raftw crkbetrieb m it sich. Wo die Schiffahrt der H auptzw eck ist, mufi sich die W asserkraftnutzung m ancherlei E inschrankungen gefallen lassen.

Jed e Schleusung beeinflufit sie; sie kann nicht beliebig abm ahlen, dam it in der H altung die F ahrw assertiefe nicht unterschritten w ird; sie darf nicht W asser an sam m eln , um nicht den W asserhaushalt der unteren H altung ungiinstig zu beeinflussen; sie mufi beschrankt w erden auf den natiirllchen Zulauf und das hierzu g ehórige G efalle. Auch dort, wo in regulierten Fliissen nur verein zelte Staustufen v o rhanden sin d , die Schiffahrt im tibrigen ab er den freien FluB b en u tzt, kann eine u n stetig e A bflufiregelung bei niedrigen W asserstanden auf lange Strecken unterhalb der Stufe die F ahrw assertiefe verkleinern. V oraussetzung fiir eine der Schiffahrt unschadliche S tau reg elu n g ist das A rbeiten des K raftw erks auf eine die L eistungsunterschiede im Tag- und N achtbetrieb, w ie im Jahres- betrieb ausgleichendc Sam m elschiene eines grofien V ersorgungsnetzes.

Dann b ie te t auch d ie fiir beide N utzungsarten zutraglichste S tau ­ regelung m it konstantem O berw asser keine uniiberw indlichen Schwierig- kciten.

E rleichtert w ird die ratio n elle K raftausnutzung aufier durch die dichten W ehrverschliisse durch eine zw eckmaBige A usbildung d er B auw erke fiir den Schiffahrtbetrleb: Ersparnis an Schleusungsw asser durch senkrechte K am m erw ande, M ittelhaupter fiir die Einzelfahrer, beso n d ere B ootschleusen fiir M otorboote und Bootschleppen fiir den Sportverkehr, W egfall d er Flofi- gassen. D ieS tró m u n g nach dem Kraftwerk und d e r Abflufi fordert eine sorg- faitige A usbildung d er S chleusenvorhafen im O ber- und U nterw asser, und

Im O berw asser m óglichst stróm ungslose L iegeplatze. Um B ehinderungen der Schiffahrt durch kleine Stauschw ankungen auszuschliefien, em pfiehlt es sich, das Sichcrheitsm afi, das der U nterschied zw ischen dem hydraulischen und dem hydrostatischen S tauspiegel im UW ergibt und das u n m ittelb ar unterhalb der Stufe am grófiten ist, dadurch b eizu b e h alten , dafi die Sohle nicht w aagerecht, sondern im G efalle ab g eb ag g ert w ird (Abb. 1). E benso kann es, sofern sich die V erteucrung der A nlage in ertragllchen G renzen hait, zw eckm aflig sein, die N utztiefe d er Schleusen zu vergrófiern.

In der Leitung d er Stau- und A bflufiregelung soli der fiir die Schiffahrt verantw ortliche Teil fiihren. In b eso n d eren Fallen, bei H ochw asser und Eis, muB die g esam te Regelung einheitlich fiir eine grOBere K analisierungs- strecke vorgenom m en w erden. H ierfur sind von den offentlichen N etzen unabhangige F ernsprechanlagen langs des F lusses h erzustellen. Bei Frost und beginnendem E istreiben ist im Interesse der Schiffahrt zu versuchen, die B ildung von festen Eisdecken zu v erhindern. V ersenkbare W alzen, Schutzen, S eg m en te u nd W alzen m it aufgesetzten, um leg b aren K lappen erm óglichen auch bei starkerem E istreiben die A bfuhrung der Eisschollen durch eine S enkung des O berw asserspiegels, w obei die E nergieverluste des K raftw erks in mafiigen G renzen g eh alten w erden. Das T reibeis im O berw asser mufi hierzu aber geniigend in B cw egung gehalten w erden, sei es durch d ie starkere Stróm ung, sei es durch E isbrecher, dam it nicht Eisstand, besonders in den S chleusenvorhafen en tsteh t und dadurch, vor- w iegend bei Einzelstufen, die Schiffahrt langcr ais Im freien FluB gesperrt w ird. B esteht die G efahr, dafi sich der Rechen vor den T urbinen durch G rund- und T reibeis verstopft, so kann versucht w erden, durch U nter- brecim ng des K raftw erkbetriebes b ei E intritt von Frost die B ildung einer festen Eisdecke oberhalb des T urbineneinlaufs zu begflnstigen. E in cV er- eisung d er ganzen H altu n g und dam it eine V eriangerung der Schiffahrt- sperre soli aber v erh ln d ert w erden.

GrOBere A usbesserungen an den Stau- und Schlffahrtanlagen lassen sich bei gelegtem Stau am leichtesten ausfiihren, und zw ar ohne w esent- llche B ehinderung der Schiffahrt, w enn sie bei g u nstigen W asserstanden die Schiffahrtóffnungen in den W ehren b en u tze n kann. Fiir die Energie- au sb eu te ist die N iederlegung des Staus m óglichst zu um gchcn und je d e n ­ falls zeitllch w citgehend einzuschranken. (SchluB folgt.)

D ie B erech n u n g m a ssiv er D r u c k lu ft-S e n k k a ste n aus E isen b eton .

Von 2)r.=3ng. H a n s G ra B b e rg e r, W ien.

Bei der V erw endung des E isenbetons fiir dic H erstellu n g von Senk­

kasten sind zw ei verschiedene A usfiihrungsform en zu unterscheiden.

Bei d er einen, der aufgelósten Bauw eise, setzt sich der Senkkasten aus dunnen P latten und Tragern zusam m en. Sie kom m t in B etracht, w enn auf geringes G ewicht W ert g eleg t w ird; w enn also der Senkkasten von einem G eriist aus durch freies W asser ab g esen k t w erden soli, w enn cr schw im m end an d ie B austelle zu befórdern ist, und in ahnlichen Fallen. A us ausfiihrungstechnischen G riinden ist diese Form auch bei besonders grofien A bm essungen die g eg eb en e.

Sind dagegen die A bm essungen nicht allzu grofi und kann der S enkkasten auf fester U nterlage h erg estellt w erd en , sei es auf ge- w achscnem B oden, sei es auf kiinstlicher A nschiittung, so kann d ie K on­

struktion m assiv g eh alten w erden. G egenstand d er folgenden A rbeit ist die B erechnung solcher m assiver E isen b eto n -S en k k asten . V oraus- g esetzt w ird, dafi der GrundriB ein langliches R echteck ist, w as in der Regel der Fali ist.

1. B e a n s p ru c h u n g in d e r Q u e rric h tu n g .

Die F esligkeitsberechnung in der Q uerrichtung hat sich auf zw ei Teile zu erstrecken, auf die D ecke und auf die K onsolen. Die zunachst zu erO rtcm de B erechnung d er D eckenąuerbew ehrung ist ein ziem lich verw ickeltes Problem , das in d e r Praxis b ish er nach gew issen F austregeln b eh an d elt wird. Im folgenden w ird dafiir eine neue und statisch ein- w andfreie L ósung gegeben.

B evor m it dem A ufbrlngen der A ufm auerung begonnen w ird, hat die K astendecke n u r ihr Eigengew icht zu tragen. Ihre B ew ehrung erhalt

dadurch eine A nfangspannung. G leichzeitig m it dem A bsenken wird sodann die A ufm auerung allm ahllch aufgebracht. Je d e n eu hinzu- kom m ende Schicht erhóht das G ew icht und liefert zur A nfangspannung in der D eckenąuerbew ehrung einen Zuw achs.

Z uerst tragt dic eigentliche D ecke allein das zusatzliche G ew icht.

D ies b leib t so, bis der Beton u n m ittelb ar d aru b er zu erharten beginnt.

W ie groB die B elastung in diesem Z ustande ist, hangt einerseits vom taglichen A rbeitsfortschritt ab, an d erseits von der E rhartungsdauer des A ufm auerungsbetons. Man kann annehm en, dafi er jew eils nach drei Tagen m itzutragen b e g in n t1).

V on nun an ist die D ecke kein selb stan d ig er B autcil m ehr. Der w eitere G ew ichtzuw achs w ird von einer P latte aufgenom m en, d ereń Dicke sich fortdauernd vergrófiert und schliefilich so grofi w ird, dafi die B ew ehrung nicht m ehr w ie die einer E isenbetonplatte rechnerisch b e h a n d e lt w erden darf.

D er fiir die S pannungsberechnung in diesem sp ateren Z ustande in Betracht kom m ende Q ucrschnitt ist in A bb. 1 voll schraffiert gezelchnet.

J G b ed eu te t die B elastung durch eine neu aufgebrachte B etonschlcht.

Es h a n d e lt sich nun darum , den hierdurch en tsteh en d en Zuwachs der Eisenzugkraft zu finden. D er hier vorliegende eb en e S pannungzustand b ie te t d er rechnerischen B ehandlung aufierordentliche Schw ierigkelten.

D ies erk iart die vielfachen V ersuche, der F rage durch N aherungsverfahren l) ln einer A rbeit, die die B erechnung von Senkkasten aufgelOster B auw eise zum G eg en stan d e hat, em pfiehlt auch S c h u l t z e diese An- nahm e, vgl. B. u. E. 1921, S. 166.

J a h r g a n g l l H e ft 42

2 9 . S c p tc m b e r 1933 G r a f i b e r g e r , Die B e r e c h n u n g m a s s iv e r D r u c k l u ft - S e n k k a s t e n a u s E is e n b e to n

595

b eizu k o m m en 2). D er V erfasser schlagt im folgenden eine Berechnungs- w eise vor, die sich auf M odellversuche stiltzt.

Diese V e rsu c h e 3) w urden an G um m im odellen an g estellt, also an K órpern aus Homogenem M ateriał. Abb. 2 zeigt einige dabei erhaltene charakteristische Spannungs-

kurven. D argestellt ist iiberall der Spannungsverlauf in einem senkrechten, in d er M itte ge- fiihrten Schnitt, d er den GrOfit- w ert der S pannungen ergibt.

A6

M 0

m

mmmmii'tmnfnTnmi

Z i 1 i

1 e

2 £ 2

rrmrrrmTTTTjmmnTTn

Z

r — --- 1

£ Ł

2 n 2

i

.

f.

—

----

mnrimmT mmmmm

Z

£ Ł

z

t H

(2 b)

Jm allgem einen darf man voraussetzen, daB das A bsenken gleich- maBig geschieht und dafi die A ufm auerung im gleichen Zeitmafie m it der A bsenkung aufgebracht w ird. U nter dieser V oraussetzung w ird d er Zu- w achs der B elastung proportional dem Zuw'achs der H ohe. Mit Einfiihrung einer K onstantę c kann dann geschrieben w erden:

d G — c d h.

S etzt man dies an S telle von J G in Gl. (3) ein und integriert, so bekom m t man ais Zuw achs der Eisenzugkraft bei Z unahm e des h von h, auf h,

x ~ b Z e 2 — Z e \ — 0,14 c (* + 4e)J~ F ( x ) d x .

— Jll x ~ b

Fiir die A nw endung ist es am b eąu em sten , das b estim m te Integral ais D ifferenz zw eier b estim m ter Integrale y>(x) mit konstanter unterer G renze, die w lllkiirlich gew ahlt w erden kann, d arzustellen. F u r diese Funktion y>(x) w ird nachstehend eine Zahlentafel gebracht; ais w lllkurlich w ahlbare u n tere G renze w urde b ei ihrer A ufstellung x = 0 , 10 angenom m en.

T a fe l d e r F u n k tio n (x).

Fiir die Grofie der inneren Kraft Z w urden aus den Ver- suchen em pirische Form eln abgeleitet. Fiir eine B elastung

entsprechend der linken H alfte Abb. 2.

der Abb. 2, also eine glelch-

mafiig verteilte A uflast am oberen R ande, der von zwei G egenkraften in den unteren Ecken das G leichgew icht gehalten w ird, ergab sich:

(>■)

X V (x ) ^X v (x) X v W

0,10 0,000 0,20 0,693 0,60 1,795

0,11 0,095 0,22 0,788 0,70 1,954

0,12 0,182 0,24 0,876 0,80 2,096

0,13 0,262 0,26 0,956 0,90 2,228

0,14 0,337 0,28 1,030 1,00 2,353

0,15 0,406 0,30 1,099 1,50 2,950

0,16 0,470 0,35 1,253 2,00 3,535

0,17 0,531 0,40 1,378 3,00 4,704

0,18 0,588 0,45 1,505 4,00 5,872

0,19 0,642 0,50 1,611 5,00 7,040

M it dieser B ezeichnung ergibt sich

= 0,14 c{b + 4 e) Z e i ''■c

i :

Q 16

Fiir ein e B elastung entsprechend der rechten H alfte der Abb. 2, also an den beiden unteren Ecken je ein E inspannm om ent, ergab sich:

^ A r = "2& ‘ \ b >

Zur A bkiirzung ist hier und im folgenden g esetzt

D iese fiir hom ogenes M ateriał geltenden Beziehungen kOnnen leicht so um geform t w erden, dafi sie m it geniigender N aherung fiir E isenbeton gelten.

Der H ebelarm der inneren Krafte ist bekanntlich beim hom ogenen R echteckbalken gleich 2 beim E isenbetonbalken dagegen gleich <ph,

ó

w obei <p n u r innerhalb enger G renzen schw ankt und lm M ittel mit 0,9 angenom m en w erden darf. Die inneren Krafte verhalten sich bei glelchem B iegungsm om ent um gekehrt w ie ihre H eb elarm e; es verhalt sich also die E isenzugkraft im E isenbetonbalken zur inneren Kraft im gleich hohen

2

und gleich beanspruchten hom ogenen Rechteckbalken w ie y zu y oder ungefahr wie 3 : 4.

Ahnlich liegt die Sache in unserem F alle. D er in F rage steh en d e Q uerschnitt ist nichts w eiter ais ein iiberm afiig hoher Balken. Die Eisen­

zugkraft darf geniigend genau zu 0,75 der inneren Kraft im entsprechend hohen hom ogenen KOrper angenom m en w erden. Damit ergeben sich aus G l.( l a ) u. (Ib ) die fiir E isenbeton gelten d en B eziehungen:

( 2 ,) | t _ 0 , I 4 f ( | ) __ J_>12 ( h

M b \ b

Dic B elastung nach Abb. 1 lafit sich ersetzt denken durch eine Be­

lastung m it J G , mit A uflagerkraften im gegenseitlgen A bstande b, und

J ( j (>

ein Einspannm om ent an jed em Konsol im B etrage von M = — ^— * Die A nw endung der Gl. (2a) u. (2b) ergibt also:

(3) J Z c = O M J G [ l + Ą- f j F [ - i y

2) Vgl. u. a. D u r e l , G en. Civ. 1883, T. IV, und S w o b o d a , B. u .E . 1919, S. 213, sow ie S c h o k l i t s c h , Der W asserbau, W ien 1930, Bd. II, S. 707.

3) Z. d. O e IA V 1932, H. 25/26 u. 29/30.

In der Praxis sind fast im m er A bsatze ln der A ufm auerung vorhanden.

Bel der Rechnung mufi b each tet w erden, dafi jedesm al ein sprunghafter W echsel d er K onstanten c eintritt, w enn die A ufm auerung b ei einem Ab- satz angelangt ist oder w enn ein solcher ins W asser eintaucht u n d dadurch der A uftrieb sich andert. W ird diesem U m stande R echnung getragen und bezeichnet ferner Z e l die E isenzugkraft in dem Z eitpunkte, zu dem d ic u n terste A ufm auerungsschicht zu erharten beginnt, so erhalt m an fiir die E isenzugkraft am E nde d er A bsenkung

( 4 ) Z eX + 2 0 M c { b + 4<?)

y ( Ą ) - , ( Ą )

Die K onstantę c ist gleich dem zw eifachen, durch die Erhohung der A ufm auerung um 1 m en tsteh en d en Zuwachs des Schneidendruckes. D ieser ist im B etrieb naturgem afi nicht d auernd am ganzen S chneidenum fang gleich grofi. Man tragt dem am besten dadurch R echnung, dafi man nur die beid en Langsw ande ais tragend annim m t. Es em pfiehlt sich, die ent- lastendc W irkung d er R elbung zw ischen dem abslnkenden Fundam ent- korper und dem durchfahrenen Boden nicht zu berfickslchtigen und so zu rechnen, ais ob das ganze G ew icht abziiglich A uftrieb von d er Schneide aufgenom m en w urde. Die Reibung ist w ohl m itunter se h r stark, doch ist sow ohl ihre GrOfie w ie ihr A ngriffspunkt rechnerisch nicht geniigend sicher erfafibar4). Sow eit sie im u ntersten T eile, also an den Aufienselten des eigentlichen Senkkastens, angreift, hat sie ilbrigens die gleiche sta­

tische W irkung w ic der Schneidendruck.

B etrachtet man den Q uerschnitt Abb. 3, so fragt sich, was h ier ais b und e in Gl. (4) einzu- setzen ist, sobald die A ufm auerung die HOhe ha uberschreitet. Um hierfiir einen A nhaltspunkt zu gew innen, w urde im Z uge der obenerw ahn- ten M odellversuche auch eine V ersuchsreihe durchgefiihrt, bei der die VersuchskOrper am oberen R ande durch eine E inzelkraft b elastet w aren. H ierbei stellte sich h eraus, dafi die L astverteilung am oberen Rande auf d ie GrOBe von Z ohne m erklichen EinfluB w ird, w enn die H ohe des Rechtecks grofier w ird ais das l,25fache d er B reite, w ahrend bis zu einem V erhaitnis von H ohe zu Breite = 1 : 2 die Spannungen annahernd der gew óhnlichen B alkentheorie folgen. Auf G rund dieser Er-

- Ą -

/

*

i— —>

Abb. 3.

4) Die ersten griindlichen U ntersuchungen uber die beim A bsenken auftretende Reibung diłrften die U ntersuchungen von P a p r o t h sein, vgl. B autechn. 1933, H eft 6, S. 81.

596

G r a B b e r g e r , D ie B erechnung m assiver D ruckluft-S enkkasten aus E isenbeton Fachschrift i.d .Se5.BauinRentcurwescn

g ebnisse w ird em pfohlen, in Gl. (4) mit den Bezeichnungen d er Abb. 3 einzusetzen:

(5 a) (5 b)

fur h i . 2 5 s , — l a r * . < 0 , 5

Fiir zw ischenliegende W erte kann geradlinig interpoliert w erden.

Die durch G l. (5b) ausgesprochene Regel w urde schon fruher still- schw eigend vorw eggenom m en, indem der V orsprung des eigentlichen S enkkastens vor die F lucht der A ufm auerung bei d er A nw endung der V ersuchsergebnisse, die ja an K órpern ohne diesen V orsprung gew onnen w urden, nicht beriicksichtigt w urde.

Auf die Konsolen und dadurch m ittelbar auf die D ecke w lrken aufier dem senkrechten Schneidendruck zw ar noch w aagerechte Krafte: der Erd- und W asserdruck von aufien und d er Luftdruck von innen. Bei der Be­

rechnung der B eanspruchungen, die die D ecke im norm alen Betriebe e rleid et, darf ab er im allgem einen die W irkung dieser drei Krafte, dereń w aagerechte K om ponenten m eist sich gegenseitig nahezu aufheben, ver- nachlassigt w erden.

Bei den bisherigen Entw icklungen w urde stets vorausgesetzt, dafi d er S chneidendruck senkrecht w irkt. G ew óhnlich w ird dies auch d er Fali se in : die zeitw eise od er stellenw eise au ftretenden A bw eichungen von d er senkrechten R ichtung h eben sich im M ittel auf, so dafi sie fiir die m ittelbar beanspruchte D ecke ohne B elang sind.

A nders liegt d er Fali bei den K onsolen. Bel der B erechnung ihrer In nenbew ehrung em pfiehlt es sich, eine gew isse N eigung des Schneiden- druckcs nach aufien zu an zu n eh m en , etw a 1 :2 0 bis 1 :1 0 . D erartige N eigungen kónnen auch bei vollkom m en stórungsfreier A bsenkung schon durch die zur E inhaltung der entw urfsm afiigen Lage notw endigen M andver en tsteh en .

Aufier den im norm alen B etriebe sich erg eb en d en Beanspruchungen m iissen auch die bel besonderen V orkom m nissen en tsteh en d en Bc- anspruchungen untersucht w erden. Ais ein derartiger b esonderer Be- lastungsfall sei das A blassen der D ruckluft bei B etriebsunterbrechungen erw ahnt. Die B eanspruchung der K onsolen infolge des dabei auftreten d en Aufiendruckes — Erddruck + W asseriiberdruck — ist fiir die Aufien- b ew eh ru n g der K onsolen maBgebend, die im norm alen B etriebe nahezu spannungslos ist.

Die F estigkeitsberechnung d er K onsolen b ietet iibrigens nichts Be- sonderes; sic geschieht auf auB erm ittlgen Druck nach den ftir Eisenbeton- kragtrager giiltigen Regeln.

2. B e a n s p ru c h u n g in d e r L a n g s ric h tu n g .

Bei der A bschatzung der B eanspruchungen, die ein Senkkasten in der Langsrichtung erleidet, lieg t die H auptschw ierigkeit in der zutreffenden A nnahm e der A uflagerung, die beim A usschalen u nd im Beginn der A b­

senkung vorkom m en kann. Erfahrungsgem afi treten die m eisten Be- schadigungen von E isenbetonsenkkasten in diesem Stadium e in 5). Die B eanspruchung g eschieht im w esentlichen auf B iegung; die unter Um- standen auftretende V erdrehung spielt bei dem m assigen Q uerschnitt m eist keine Rolle.

G egeniiber positiven B iegungsm om enten verhalt sich der Kasten- querschnitt wie ein R ippenbalken (Abb. 4 links). Die E isenzugspannung w ird von d er S chneide, die erforderlichenfalls durch Z ulageeisen zu verst3rkcn ist, aufgenotnm en.

aufgenom m ene Schneidendruck m ehr aus ais bei langgestreckter, schmaler Grundrifiform. AuBer den A bm essungen sind jedoch auf die Anforderungen, die an die Langsfestigkeit g e ste llt w erden m iissen, eine Reihe von anderen U m standen von EinfluB. Ais Beispiel hierfiir seien die A nnahm en an- gefiihrt, die der V erfasser der B erechnung von vier groBen E isenbeton­

senkkasten fur das W ehr des K raftw erkes P e rn e g g 6) zugrunde g e le g t hat.

Je d e r S enkkasten w ar 24 m lang und 5,05 m b reit.

Einer von ihnen w ar m itten im FluB innerhalb einer Larssenspund- w and u n ter W asserhaitung h erzustellen. D er U ntergrund w ar nicht sehr zuveriassig. D eshalb und m it Rucksicht auf die E rschw erung d er Arbeit in dem engen S pundw andkasten muBte schon von vornherein m it betracht- lichen L angsbeanspruchungen beim A usschalen g erech n et w erden. Ober- dies muBte in hochw assergefahrdeter Jah reszeit g earb eitet w erd en . H ier durfte nichts riskiert w erden. D ieser Senkkasten erhielt deshalb eine

P-/.2 sehr starkę L angsbew ehrung; das positive M om ent w u rd e m it , das

O

negative mit angenom m en.

lo

Bei den drei iibrigen, dereń A bm essungen, w ie gesagt, genau die gleichen w aren, lag nichts vor, w as zu beso n d erer V ors!cht gezw ungen

g f j h atte. Bei ihrer B em essung w urde das positive M om ent mit ,,, , das

24 negative mit g V angenom m en. Bei zw eien von ihnen sind iibrigens

DO

beim A usschalen Q uerrisse entstanden. O bw ohl die Beschadigungen bed eu tu n g slo s w aren, w iirde der V erfasscr diese Senkkasten m it etw as starkerer L angsbew ehrung versehen, w enn er sie ein zw eites Mai aus- zufiihren hatte.

Bei norm alen V erhaltnissen em pfiehlt der V erfasser, die Biegungs- m om ente nach den folgenden G leichungcn anzunehm en (g — Eigengew icht des S enkkastens ohne A ufm auerung je lfdm, L — Lange, B = Breite):

(6 a) (6 b)

m ax M -■SL~'"-{8 + B + T m

■ m ax M — g L 2 : - 100 L L + 40 m

W enn nicht b eso n d ere Schw ierigkeiten vorliegen, w ird es einem erfahrenen Baufiihrer stets móglich sein, eine U berschrcitung dieser M om ente beim A usschalen und A bstellen zu verm eiden.

/ \

\ !

/

/

IIIIIIIIIIIII1IIIIIIIIII1L

L Abb. 5.

Um einen A nhaltspunkt dafiir zu haben, was der Senkkasten bei der eigentlichen A bsenkung a u sb a lt, em pfiehlt sich, im voraus zu berechnen, w eichen A uflagerbedingungen er b e l v erschiedenen A bsenkungszustanden gew achsen ist. Es ist zweckmafiig, hierbei zwei F alle zu untersuchen (Abb. 5).

F a l i 1. Die Schneide liegt in der M itte hohl. D as Grófitm om ent

ergibt sich zu n r , , , , 2

/n \ aa @ B L L L —

(7 a) max Al —

L + B - l ,

F a l i 2. Die S chm alseiten u nd die anschliefienden Telle d er Langs- w ande liegen hohl, so dafi die K astenenden frei vorkragen. Das Grófit­

m om ent ist

(7b) max/W = ---

Das V erhalten g eg en iib er negativen M om enten w ird durch die rechte H alfte von A bb. 4 erlau tert. Die D ruckzone wird vom K onsolenfufi und von der S chneide gebildet, d ie Z ugspannungen w erden zum kleineren Teil von den V erteileisen / j der D eckenąuerbew ehrung, zum grOfieren Teil von den L angseisen f e7 aufgenom m en.

Die zu erw artenden B iegungsm om ente m iissen jew eils nach den vor- liegenden V erhaitnissen eingeschatzt w erden. U n ter sonst gleichen U m ­ stan d en lassen sie sich erfahrungsgem afi relativ um so kleiner halten, je langer der S enkkasten ist. A bgesehen davon w ird das positive M om ent um so kleiner, je schm aler der GrundriB im V erhaltnis zur Lange ist; bei einem verhaitnism afiig breiten Senkkasten g ib t d er von den Schm alseiten

5) Ais Beispiel sei der Bericht iiber den Bruch von zwei 27,8 bzw.

33 m langen E isenbeton-Senkkasten beim Bau des W ehres O berfóhring angefuhrt; vgl. V eróffentlichungen der M ittlere Isar-A G , M unchen 1926, H eft 3, S. 18.

6) U ber diese A nlage vgl. G r e n g g , Ww. 1930, S. 17 ff. Einiges iiber diese S enkkasten w ird auch von S c h o k l i t s c h m itgeteilt, vgl. a. a. O., S. 708 ff.

J a h rg a n g 11 H e ft 42

29 . S e p te m b e r 1933 G r a f l b e r g e r , D ie B e r e c h n u n g m as s iv er D r u c k l u f t - S e n k k a s t e n aus E is e n b e t o n

597

Aus diesen G leichungen lassen sich die gesuchten W erte und /, erm itteln. G bezeichnet das G esam tgew icht von Senkkasten sam t Auf- m auerung abziiglich A uftrieb. F ali 1 ergibt ein positlves, F ali 2 ein negatives B iegungsm om ent; dem entsprechend ist in Gl. (7 a) das positlve, in Gl. (7 b) das negative Tragm om ent einzusetzen. Das erstere ergibt sich w ieder ahnlich w ie bei einem Rippenbalken (Abb. 6 links). Wie bei der B erechnung der D eckenąuerbew ehrung kann der A ufm auerungsbeton nach dreitagiger Erhartung ais m ittragend angenom m en w erden. Das negative M om ent mufl von einem auf Biegung beanspruchten reinen B etonkórper aufgenom m en w erden (Abb. 6 rechts). Bei g u ter A rbeit und nicht allzu m agerer M ischung darf einem sieben Tage alten B eton un- bedenklich eine Z ugspannung von 3 kg/cm 2 zug em u tet w erden. Im m erhin sind lange Eisenbeton-Senkkasten nam entlich bel Beginn des A bsenkens gegen n eg ativ e M om ente sehr em pfindlich.

3. B e isp ie l.

In Abb. 7 ist ein Briickenpfeller dargesteilt, der m ittels Eisenbeton- Senkkastens zu griinden ist. Die B erechnung dieses Senkkastens wird nachfolgend auszugw eise m itgeteilt.

Ais taglicher Fortschritt beim A bsenken ist anzunehm en 40 cm/24 Std.

Der aufgehende B eton soli so hoch gefiihrt w erden, dafl die jew eilige Betonoberfiache 3,5 m iiber dem W asserspiegel liegt. Fiir die B ew ehrung (St 37) w urde m it folgenden zulassigen Spannungen g erechnet: Schneide und K onsolen im norm alen B etriebe 1000 kg/cm 2, hóchstens 1300 kg/cm 2;

D ecke im norm alen B etriebe 1300 kg/cm 2, hóchstens 1600 kg/cm 2.

Fflr die B erechnung der D eckenąuerbew ehrung nach Gl. (4) mufl zunachst der A bsenkungsvorgang in A bschnitte so u n terteilt w erden, dafl innerhalb jed es A bschnltts die W erte c, b und e konstant sind. Dies ist in Abb. 8 geschehen, die schem atisch die B auzustande zeigt, bei denen

infolge der A bsatze ein W echsel dieser W erte stattfindet. In der folgenden T abelle sind sodann die W erte c b erechnet; hierbei ist angenom m en, dafl nur die beiden Langsw ande tragen, die Z ahlen der vorletzten Spalte sind also durch 17,8 dividiert.

•o

i 5 G e­

wicht G'

Auf­

trieb A

G — G'

— A h A G A h J G

A h c

CQ S

N In t ln t t m t m t/m t/m 2

1 2 3 4 5 6 7

649 1083 1257 1610 1730 2164 2350

102 349 447 636 688 918 999

547 734 810 974 1042 1246 1351

0,96 3,26 4,46 6,76 7,56 11,06 12,56

187 76 164 68 204 105

2.30 1,20 2.30 0,80 3.50 1.50

81,4 63.3 71.3 85.0 58,2 70.0

4.6 3.6 4,0 4.8 3,3 3.9

Die W erte b und e ergeben slch w ie folgt: Bauzustand 1 und 2:

b — 5,00 m, e = ^ (6,10 — 5,00) = 0,55 m ; Bauzustand 2 bis 5: mit den B ezeichnungen nach Abb. 3 Ist ha : Ą = 4,46 : 5,00 = 0,89. Es ist also zw ischen Gl. (5a) u. (5b) zu interpolleren. Man erhait 6 = 4,58 m und e = 0 ,7 6 m . B auzustand 5 bis 7: D er A bsatz 8,76 m flber der B ew ehrung liegt b ereits so hoch, dafl er auf das Spannungsbild im unteren Teil ohne EinfluB ist; es b leib t 6 = 4,58 m und e = 0,76 m.

Z ci in Gl. (4) ist die Elsenzugkraft im B auzustand 1. Sie ergibt sich folgenderm afien:

Eigengew icht der D e c k e ...1,00 • 2,4 = 2,40 t/m 2 A u f m a u e r u n g ...1,20 • 2,3 = 2,76 „ 5,16 t/m 2 Ab A uftrieb ( L u f t d r u c k ) ...0,90 • i ,0 = 0,90 . B elastung der Decke im Bauzustand 1 4,26 t/m 2 B iegungsm om ent 4,26 • 6,102 : 8 = 19,8 tm /m .

Schatzungsweise wird angenom m en y> = h0 : h = 0,9, und man erhait in erster A nnaherung Z c l = 19,8 : (0,9 • 0,96) = 22,9 t/m .

Nach diesen V orbereitungen kann an die A usw ertung der Gl. (4) ge- schritten w erden, was in der folgenden T abelle durchgefflhrt Ist.

•d

C/iN CQ

h

m

b

m

b - f - 4 e

m

>h b

h2

b

* ( 1 Hf)

91 0,96 3,26 4,46 6,76 7,56 11,06 12,56

5,00 7,20 0,19 0,65 0,64 1,87 1,23 4,6

22,9 5,7

3 4,58 7,62 0,71 0,97 1,97 2,32 0,35 3,6 1,3

A 4,58 7,62 0,97 1,48 2,32 2,93 0,61 4,0 2,6

c; 4,58 7,62 1,48 1,65 2,93 3,13 0,20 4,8 1,0

fi

7 4,58 7,62 2,42 2,74 4,04 4,40 0,36 3,9 1,5

38,2 Der erforderliche E isenąuerschnitt ergibt sich zu 38,2 :1 ,3 = 29,4 cm 2.

G ew ahlt wird 8 R.-E. 22 mm Durchm. f. 1 lfdm = 3 0 , 4 cm a/lfdm .

D er in der Tabelle eingesetzte W ert fflr Z £l kann nun rlchtig- g estellt w erden. Es ist ft — 30,4 : (100 • 96) = 0,0032; ^ = 0 , 9 1 2 ; Z cX — 19,8 : (0,912 • 0,96) = 22,6 t/m . Dic Elsenzugkraft am Ende der A b­

senkung ist also gleich 37,9 t/m . Die E lsenzugspannung wird dam it gleich 37 900 : 30,4 = 1250 kg/cm 2.

Die B erechnung der Konsolen b ie te t nichts B esonderes. Fflr die B em essung der L angsbew ehrung w urden die B iegungsm om ente nach Gl. (6 a) bzw. (6b) angenom m en. Die Flachę des K astenąuerschnittes b etrag t 9,32 m2, das G ew icht som it 9 ,32*2,4 = 22,3 t/m . H ierm lt liefern die beiden Form eln + max M — 476 t/m = g L 2 :14,85 und — max/Vf

= 229 t/m = g L2: 30,8.

Entsprechend den Ausfflhrungen unter 2. w urde zum SchluB das zu- lassige H ohlliegen der Schneide in den ersten vier auf Abb. 8 dargesteliten B auzustanden untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusam m engestellt.

Bauzustand

Gewicht m inus A uftrieb

t

Positive Biegung N egative B iegung T ragm om ent z^ % ‘l

t/m m

T ragm om ent

t/m

zuiasslg U (Abb. 5)"

111

1 547 487 2,7 230 1,7

2 734 850 5,1 230 1,3

3 810 1040 6,2 470 2,3

4 974 1400 7,6 830 3,4