DIE BAUTECHNIK
7. Jahrgang BERLIN , 6. Dezember 1929 Heft 53
A lle R e c h t e V o r b e h a l t e n .
Überbauung eines Kesselhauses im W iener Städtischen Elektrizitätswerke.
Von Zivilingenieur Friedrich Fischer, Wien.
Die G em einde W ien — Städtische Elektrizitätsw erke beschloß im Jahre 1926, an Stelle von alten Flam m rohrkesseln die A ufstellung von vorerst vier Hochdruck-Steilrohrkesseln von 37 at in einem der im Werke Simmering befindlichen K esselhäuser. Zu diesem Zwecke war, wie Abb. 4 zeigt, eine bedeutende V ergrößerung der G ebäudehöhe, und zwar von 8 m auf 22 m Höhe, gem essen bis B inderunterkante in einer Länge von vorerst etwa 50 m des etw a 250 m langen G ebäudes erforderlich. Die
V orteile dieser, sowohl hinsichtlich der abzutragenden alten Dach
konstruktion, als auch hinsichtlich der neuen Dachkonstruktion, denn es wäre unmöglich gew esen, ein Schalungsgerüst zur U nterstützung der neuen Dachkonstruktion aufzustellen, ohne das alte K esselhaus vorher vollständig abzutragen.
Das bestehende G ebäude war, wie aus Abb. 4 erkennbar, dreischiffig;
das Dach ruhte auf zwei m ittleren Ständerreihen auf, während die neue Konstruktion die ganze G ebäudebreite von 29,94 m freitragend über
spannen m ußte. Mit Rücksicht auf die größeren w aagerechten Belastungen mußte die neue D achkonstruktion bis auf große Fundam ente in der Keller
sohle herabgeführt werden (Abb. 1), so daß sich als Bindersystem ein Fachwerkbogen ergab.
-780-
Lageroberieil Lagerunterteil Abb. 6.
Das neue Gebäude erhielt eine endgültige gem auerte Abschlußwand am südlichen Ende des bestehenden K esselhauses, die jedoch mit Rück
sicht auf die größere W indanfallfläche von der Stahlkonstruktion gestützt w ird, und eine Fachwerkwand am nördlichen E nde, die bloß bis zum Dach des bestehenden Kesselhauses herabreicht, so daß unter ihr der Durchgang zwischen altem und neuem Kesselhaus gew ahrt bleibt. Diese W and, die im Verlauf der w eiteren Erhöhungen des K esselhauses vor
gesetzt w erden soll, ist im w esentlichen in Eisen und Glas ausgeführt.
Die beiden gem auerten Längswände des G ebäudes sind gleichfalls durch die Stahlkonstruktion gegen Wind ausgesteift.
Verlängerung des überbauten Teiles soll nach Bedarf fortgesetzt w erden, und es sollte hierauf bei der Ausführung Rücksicht genomm en w erden, ebenso auf die tunlich geringste B etriebstörung in dem alten Kesselhause.
D iese A ufgabe, die nur in Stahlbau
weise gelöst w erden konnte, zeigt die großen Kesselhaus
Binderstützweite 29,56
_J_ ( 167,51 neuer Kesselhaus fußboden
761,61 bestehender Kesselhausfußboden Querschnitt A-A
Querschnitt B-B
Holzzementdach
Bunker
seite
Maschinen
hausseite
Abb. 4.
Kohlen
bunker
Nordseite
Längsschnitt C~C
Abb. 8.
Die gesam te A nordnung der H allenkonstruktion geht aus der Draufsicht (Abb. 2 u. 3) hervor. Von dem Ge
b äudeende gezählt, sind im Abstande von 13,5, 18,1 und 18,1 m drei B ogenbinder angeordnet, die mit Rücksicht auf die größere Höhe der K esselgerüste und um eine m öglichst geringe G ebäudehöhe zu erhalten, eine ziem lich gedrungene B auhöhe aufweisen. Der letzte dieser Binder liegt unm ittelbar hinter der nördlichen Abschluß
wand mit Rücksicht auf die künftige Verlängerung.
Zwischen diesen Bindern spannen sich unterhalb der L aternenw ände Fachw erkunterzüge, die in Entfernungen von rd. 6 m die Zw ischenbinder aufnehm en, die ihrer
seits w ieder zur Aufnahme der W alzträgerpfetten be
stim m t sind, die als durchlaufende G elenkträger aus
gebildet sind und die Holzsparren für die Eternitein
deckung tragen. Zur A ufnahme der waagerechten W ind
kräfte ist unterhalb der Firstoberlichter ein waagerechter W indverband angeordnet, ln dem Q uerschnitt jedes dieser Binder befindet sich zur Aufnahme der W ind
drücke auf die Längswände in jeder Längswand ein lot
rechter Fachw erkw indpfosten, der durch waagerechte W indträger unterstützt ist, die w ieder an die H auptbinder anlaufen (Abb. 4).
Die nördliche Fachw erkgiebelw and gegen das alte G ebäude zu ist gegen W inddruck durch einen in der D achebene des alten G ebäudes lagernden W indträger und einige w aagerechte W indträger abgestützt.
Die Eigenlast dieser G iebelw and wird von aus
schießenden Trägern aufgenom m en, die an den beiden benachbarten alten Dachbindern befestigt sind. Die W indkräfte w erden durch in den beiden Längswand
ebenen (Abb. 5) und in der einen endgültigen Giebelwand lagernde große Portale in die F undam ente übertragen, insow eit als sie nicht durch die Bogenbinder aufge
nom m en w erden können. Die letzteren ruhen auf Stahl- gußkam pferlagern, deren Einzelheiten aus Abb. 6 ersicht- Iich sind.
Die Montage dieser D achkonstruktion begegnete, ab
gesehen von der möglichst geringen Betriebstörung in dem K esselhause, insofern Schw ierigkeiten, als die Auf
stellung von M ontierungsm asten deshalb unmöglich war, weil dem G ebäude von beiden Längsseiten hohe G e
bäude vorgelagert sind, w ährend vor den beiden G iebel
w änden des alten K esselhauses unm ittelbar je zwei hohe Schornsteine stehen (Abb. 7), so daß folgende Maß
nahm en getroffen w erden m ußten:
Auf dem Ende des benachbarten Daches (Abb. 7) wurde ein elektrischer Schw enkkran m ontiert, der von
alter Bestand
Abb. 7.
Abb. 9.
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F a c h s c h r i f t für das g e s a m t e B a u i n g e n i e u r w e s e n . 835 den an der G iebelw and dieses G ebäudes haltenden Fuhrw erken die S tahl
teile aufzog und auf das G erüst le g te , das über die Länge der neu zu erbauenden Halle auf dem alten Dache aufgestellt w urde (Abb. 8). Zu diesem Zwecke w urde das alte Dach für die zu erzielende Tragfähigkeit des G erüstes entsprechend unterstützt. Die Stahlteile w urden auf einem Rollbahngleis, das auf dem G erüst verlegt war, bis zur V erw endungs
stelle geschafft und dort m ittels transportabler H olzm aste, die auf dem G erüst standen, abgelassen bzw. aufgezogen. Abb. 9 zeigt den Q uer
schnitt des alten und neuen K esselhauses nach A btragung des ersteren unter dem neuen Bau.
Das G esam tgew icht der von der Firma Max W ahlberg, W ien, aus
geführten Eisenkonstruktion beträgt rd. 300 t.
Der Umbau der Eldekanalbrücke bei Grabow (Meckl.)
unter Verwendung zw eier 6 0 - 1-Kranwagen der Deutschen Reichsbahn-G esellschaft.
Von techn. R eichsbahn-O berinspektor S ah lin g , Altona.
Auf G rund der guten Erfahrungen, die bei der A uswechslung eiserner Überbauten mit den neuen, von der Deutschen Reichsbahn-Gesellschaft beschafften 60-t-Kranwagen gem acht w u rd e n 1), entschloß sich die Reichs
bahndirektion Altona, bei der Erneuerung der Ü berführung der Strecke Berlin— H am burg über den Eldekanal bei G rabow (Meckl.) zum Einbau der Ü berbauten, die mit Schw ellen je nur etwa 50 t wogen, die also bei einfacheren V erhältnissen zur Not auch m it zwei 25-t-Kranwagen hätten eingebaut w erden können, 60-t-Kranwagen zu verw enden.
Da die A usw echslung unter recht schwierigen Verhältnissen in viel kürzerer Zeit vonstatten ging, als nach den bisher bekanntgew ordenen Leistungen angenom m en w erden konnte, wird auf Anregung des zu
ständigen B rückendezernenten, Reichsbahnoberrats B lu n c k , im folgenden der Bauvorgang beschrieben, um die dabei gesam m elten neuen Erfahrungen für künftige ähnliche U m bauten nutzbar zu machen.
noch gleichzeitig mit dem Ausheben der alten Ü berbauten ausbauen zu müssen, w urde sie schon einige Tage vorher, nach A bbinden des neuen nördlichen W iderlagers, entfernt. Die verbleibende Lücke bis zum alten nördlichen W iderlager wurde durch eine kleine Hilfskonstruktion über
brückt, die in Abb. 2 als „H ilfsbrücke“ zu sehen ist. Für diese reichten dem Lastenzug G genügende Träger aus, über die auch der 60-t-Kran
wagen in fahrbereitem Zustande verkehren durfte. H ätte man den Kran zum A usheben der alten Ü berbauten auf dieser Hilfsbrücke aufstellen w ollen, so wären noch m ehrere Träger für die A bstützung des Kranes und für Laufgerüste erforderlich gew esen, die zu beseitigen w iederum recht zeitraubend gew esen wäre.
Abb. 1.
Die Schwierigkeiten lagen hier hauptsächlich darin, daß die neuen Überbauten nicht auf die alten W iderlager, sondern auf neue, die in Gleisrichtung um 5,50 m verschoben w aren, abgesetzt w erden m ußten, und daß hierfür nur ganz kurze B etriebspausen zur Verfügung standen.
Bei der Verw endung von 25-t-Kranwagen wäre nach dem A usheben der alten Ü berbauten eine U m stellung der Krane nötig gew esen. Dies zu verm eiden, war dank dem großen Ausleger der 60-t-Kranwagen möglich;
und es war wesentlich, weil auf genannter Strecke nur Sonntags und in den Nächten vom Sonntag zum M ontag einige B etriebspausen zur Ver
fügung stehen, w ährend deren b e i d e G leise etwa l ' / 2 Stunden gesperrt werden können.
Die Brücke hatte vor dem Um bau zw ei Öffnungen, von denen die größere zur Durchführung des Kanals diente, w ährend sich durch die kleinere der zugehörige Treidelw eg hinzog (Abb. 1). Der 5,60 m starke Mittelpfeiler, der etwa bis zum Jahre 1868 zur Aufnahme einer Dreh
brücke gedient und danach die jetzt ausgebauten eisernen Brücken auf
genommen hatte, m ußte zur Erzielung einer größeren lichten W eite be
seitigt werden, die Öffnungen w aren also statt durch die bisherigen zwei Überbauten je G leis mit einem Ü berbau von 20 m Stützw eite zu über
brücken. Die oben schon erw ähnte, zur V erbesserung der W asserstraße erforderliche V erschiebung der neuen W iderlager in nördlicher Richtung ermöglichte die H erstellung des einen (südlichen) W iderlagers dort, wo der Treidelw eg war, w ährend das andere (nördliche) im Bahndamm hinter dem alten hergestellt w erden m ußte. Da einerseits das Rammen unter dem vorhandenen Bauwerk nicht möglich w ar und im Bahndam m w egen des starken Zugverkehrs äußerst schw ierig gew esen wäre, anderseits der Baugrund sehr schlecht war, m ußten beide W iderlager eine etwa 7 m breite Bodenplatte erhalten. D eshalb war für die H erstellung des nörd
lichen W iderlagers eine große Abfangung mit vier 16 m langen Breit
flanschträgern P 6 5 je G leis erforderlich, w ährend für die H erstellung des südlichen W iderlagers nur der Fußgängerverkehr, der auf dem Treidelw eg häufig recht lebhaft ist, mittels eines Hilfssteges durch die Kanalöffnung um geleitet zu w erden brauchte. Um die große A bfangung nicht auch
i) Vgl. „R eichsbahn“ 1928, Heft 28, S. 666 und „Die B autechnik“ 1929, Heft 6 der Beilage „Der Stahlbau“, S. 71.
Abb. 3.
Für den Bauvorgang selbst wurde e in A r b e i t s p l a n
aufgestellt, der w egen der besseren Übersicht bei etwaigen Störungen auf e in e m Blatt folgende Angaben vereinigte (Abb. 2 auf S. 836):
a) einen Ausschnitt aus dem graphischen Fahrplan,
b) die Zusam m enstellung der letzten V orbereitungen für den Bau
vorgang,
c) die ausführliche Beschreibung des Bauvorganges mit bildlicher D arstellung der Kranstellung,
d) einen Lageplan der Baustelle mit dem anschließenden Bahnhof Grabow in verzerrtem Maßstab.
Im graphischen Fahrplan, der sich auf die beiden N achbarstationen des Bahnhofs Grabow, W endisch-Warnow und Ludwigslust, erstreckte, waren die Betriebspausen, in denen ein oder beide G leise'gesperrt werden sollten, sowie die auf falschem Gleis fahrenden Züge besonders g e kennzeichnet.
Zur Zusam m enstellung der letzten V orbereitungen ist ergänzend zu bem erken, daß die Schwellen auf dem neuen Ü berbau vorher eingebaut, die U nterlagsplatten jedoch n i c h t vorher verlegt w urden, um nicht Fehler in die endgültige G leislage zu bringen. Eine Schwierigkeit für den Bau
vorgang ergab sich insofern, als ein A uflagerstein des südlichen W ider
lagers nicht fertiggestellt w erden konnte, weil sich dort der H auptträger der alten Brücke befand. Es m ußte daher ein behelfsm äßiges Lager auf dem alten Strom pfeiler aus Eichenbalken hergerichtet w erden.
Das V erladen der auf der Ladestraße des Bahnhofs zusam m en
gebauten eisernen Ü berbauten auf Tiefladew agen (SSt-W agen, Abb. 3) ging so glatt und schnell vonstatten und zeigte das sichere A rbeiten der Krane in so günstigem Lichte, daß die Bauleitung sich entschloß, ab
w eichend von dem ursprünglich aufgestellten Bauplan (Abb. 2), den Bau
vorgang w esentlich zu beschleunigen, und zwar sollte versucht w erden, die alten Brücken statt von 15 bis 16 Uhr schon zwischen 1120 und 12 Uhr auszubauen und den neuen Ü berbau nicht von 24 bis 1 U hr, sondern anschließend von 12 bis 13 Uhr einzuschwenken. Begünstigt w urde dieses Vorhaben dadurch, daß — wie sich bei der probew eisen A ufstellung der Krane ergab — die im Bauplan vorgesehene U m stellung des südlichen
Abb
Arbeitsplan für den Einbau des Ü berbaues über den Eidekanal
im Gleis H am burg— Berlin.
V o ra rb e ite n : V e r b r e i t e r u n g d e s D a m m e s a m s ü d l i c h e n W i d e r l a g e r . S c h w e l l e n l a g e r f ü r d i e A b s t ü t z u n g d e r K r a n e e i n b a u e n . D i e a l t e n F l ü g e l m a u e r n a m s ü d l i c h e n W i d e r l a g e r a b b r e c h e n . S c h o t t e r f ü r d i e A u f f ü l l u n g z w i s c h e n d e m a l t e n u n d n e u e n s ü d l i c h e n W i d e r l a g e r s e i t l i c h l a g e r n . D i e K r a n e s i n d p r o b e w e i s e a n e i n e m v o r h e r g e h e n d e n T a g e a u f z u s t e l l e n u n d d i e f ü r d i e A b s t ü t z u n g d e r K r a n e e r f o r d e r l i c h e n S c h w e l l e n u n d U n t e r l a g s p l a t t e n b e r e i t z u l e g e n . A n d e n a l t e n u n d n e u e n Ü b e r b a u t e n s i n d S e i l e m i t Ö s e n a n z u b r i n g e n , i n d i e d i e H a k e n d e r K r a n e o h n e Z e i t v e r l u s t e i n g e h ä n g t w e r d e n k ö n n e n . S c h w e l l e n a u f d e m n e u e n Ü b e r b a u e i n b a u e n . F e r n s p r e c h l e i t u n g e n h ö h e r l e g e n . D i e a l t e n Ü b e r b a u t e n p r o b e w e i s e l ö s e n . O b e r b a u ( P a ß s t ü c k e ) v o r b e r e i t e n . B e l e u c h t u n g d e r B a u s t e l l e . H i l f s f e r n s p r e c h e r . H e r r i c h t e n e i n e s b e h e l f s m ä ß i g e n L a g e r s a u f d e m a l t e n S t r o m p f e i l e r .
A rb e its v o rg a n g .
a) N a c h D u r c h f a h r t v o n Z u g 2 0 1 w i r d G l e i s H a m b u r g —B e r l i n a n W e l c h e 31 a n g e b u n d e n . U m s t e l l u n g d e r S i c h e r u n g s a n l a g e n f ü r d e n e i n g l e i s i g e n B e t r i e b i m G l e i s B e r l i n — H a m b u r g . K r a n I u n d II a u f d i e B a u s t e l l e f a h r e n u n d a u f s t e l l e n ( A b b . I). D i e a l t e n Ü b e r b a u t e n v o n d e n L a g e r n l ö s e n ; O b e r b a u u n d S c h w e l l e n e n t f e r n e n , D 5 f ä h r t al s e r s t e r Z u g i m f a l s c h e n G l e i s ü b e r d i e B r ü c k e . b) N a c f c D u r c h f a h r t v o n D 6 b e i d e G l e i s e s p e r r e n . D i e a l t e n Ü b e r b a u t e n m i t d e n K r a n e n n a c h A b b . I a u s b a u e n u n d a u f d e n i m N a c h b a r g l e i s b e r e i t g e s t e l l t e n S c h w e r l a s t w a g e n (2 S S - W a g e n ) a b s e t z e n u n d a b f a h r e n . K l e i n e H i l f s b r ü c k e g l e i c h f a l l s m i t K r a n II a u s b a u e n u n d w i e v o r a u f B a h n w a g e n a b s e t z e n u n d a b f a h r e n . G l e i s B e r l i n — H a m b u r g w i e d e r f rei .
C) K r a n I f r e i m a c h e n u n d i n R i c h t u n g n a c h B e r l i n z u r ü c k s t e l l e n . A u f l a g e r u n d K i e s a b s c h l ü s s e d e r a l t e n W i d e r l a g e r a b b r e c h e n . D e n s e i t l i c h l a g e r n d e n u n d a u f B a h n w a g e n b e r e i t g e s t e l l t e n K i e s u n d S c h o t t e r f ü r d i e A u f f ü l l u n g z w i s c h e n d e m a l t e n u n d n e u e n s ü d l i c h e n W i d e r l a g e r e i n b r i n g e n u n d S c h w e l l e n l a g e r f ü r d i e A b s t ü t z u n g d e s K r a n e s I e i n b a u e n . K r a n I v o r s c h i e b e n u n d n e u a u f s t e l l e n . ( K r a n II b l e i b t i n a l t e r L a g e . ) B e g i n n m i t d e r G l e i s v e r s c h w e n k u n g s ü d l i c h v o n K r a n I.
d ) N a c h D u r c h f a h r t d e r Z ü g e 2 1 1 S u n d D 7 7 2 6 w e r d e n d i e ä u ß e r e n S t ü t z e n d e s K r a n e s I f e s t g e m a c h t . D e r n e u e Ü b e r b a u w i r d m i t S c h w e r l a s t w a g e n (2 S S - W a g e n ) i m N a c h b a r g l e i s a u f g e s t e l l t . K r a n II w i r d m i t d e n ä u ß e r e n S t ü t z e n f e s t g e m a c h t . D e r n e u e Ü b e r b a u w i r d m i t d e n K r a n e n n a c h A b b . II a u f d i e n e u e n L a g e r g e s e t z t u n d a u s g e r i c h t e t . D i e K r a n e w e r d e n g e l ö s t . K r a n II w i r d n a c h d e m B a h n h o f g e b r a c h t . K r a n I i n R i c h t u n g n a c h B e r l i n z u r ü c k s t e l l e n . G l e i s B e r l i n — H a m b u r g f r e i m a c h e n . E i n g l e i s i g e r B e t r i e b b i s 8 00.
e) V e r g i e ß e n d e r A u f l a g e r , H i n t e r f ü l l u n g d e r W i d e r l a g e r , V e r l e g e n d e s O b e r b a u e s a u f d e r B r ü c k e . H e b e n u n d s e i t l i c h e V e r s c h i e b u n g u m r d . 6 0 c m , S t o p f e n u n d R i c h t e n d e s G l e i s e s . A u s b a u d e r S c h w e l l e n l a g e r f ü r d i e A b s t ü t z u n g d e r K r a n e . S c h i e n e n - a b f a n g u n g e n f ü r d i e s p ä t e r e H e r s t e l l u n g d e r K i e s a b s c h l ü s s e h i n t e r d e n n e u e n W i d e r l a g e r n e i n b a u e n .
/ ) N a c h D u r c h f a h r t v o n D 7 5 0 5 w i r d G l e i s H a m b u r g — B e r l i n v o n W e i c h e 3 1 a b g e b u n d e n . U m s t e l l u n g d e r S i c h e r u n g s a n l a g e n f ü r d e n z w e i g l e i s i g e n B e t r i e b . P r o b e b e l a s t u n g d e r n e u e n B r ü c k e . K r a n I w i r d m i t d e m P r o b e z u g n a c h d e m B a h n h o f g e b r a c h t .
. 2.
.M in Lageplan
nach Berlin J ^ j_ Kranu a 2
fmpf Geb ñnhnhoFtrabow
Hamburg
von Berlin
Güterschuppen
Bauzug nachBerlin
Schwer/ast- H- 3 0- Wagen mit ¿Wägen X/eer SSllSmu.HWa- Steinschlag wagen wagen Steinschlag beladen mit Roden für gen für die aite für Südende SSt 53 t als
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für Nordende beladen,der S.em zur Auffüllung ßehe/fs-
diente brücke Brücke
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Berlin ausführen | | I 0
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^ m ^ W 'w s tiitz u n g m it* inneren , É Stützen. Kran seitwärts nach . ' i r * i - ‘ schwenken' Abb. I.
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und 3 äußeren Stützen auf der Lastseite.
Seitwärtsbewegung gradlinig aus führen Abb. II.
\Hbstützung wie Kran I
1 1 2 5 ; Das Aufreißen des G leises auf der alten Brücke und auf der Hilfs
brücke beginnt (Abb. 6). Da im Nachbargleis D 4 durchfahren soll, können die Krane noch nicht geschw enkt w erden.
1 1 3 0 ; Die Schienen w erden aufgenom m en.
1133: Die Schwellen der Hilfsbrücke w erden beseitigt (auf den beiden alten Brücken bleiben sie liegen).
1 1 3 5 ; Die Krane sind fertig abgestützt (für das A usheben der alten
Brücke w urde zunächst angenom m en, daß die seitlichen Aus
leger nicht erforderlich seien) und w erden mit W asserwaage ein
geregelt.
Kranes (Kran I in Abb. 2) nicht erforderlich war. Wie gut dieses Vorhaben gelungen ist, ergibt sich aus dem folgenden
B a u v o r g a n g für den Um bau im Gleis H am burg—B erlin:
1122; Nach Durchfahrt des D 7535 im Gleis H am burg—Berlin fährt in dem selben Gleis der K ranzug, bestehend aus M annschaftswagen, H ilfsw agen, Kran II (Essener Kran) und Kran I (Breslauer Kran) vor (Abb. 4). G leichzeitig wird dam it begonnen, das Gleis Ham
b u rg - B e r lin abzubinden und an die Weiche 31 im Gleis B e r l i n - H am burg anzuschließen sowie die Sicherungsanlagen entsprechend um zustellen.
1 1 2 4 ; Kran I fährt mit eigenem Dampf vor (Abb. 5).
Hilfsflasche ¡¿
v*max.8.sm.-A 'r-max.K.om.-
II Hjemm 1 ffüfsb rücke'.
■ if,so m.
alte überbauten
I— 6,0 — i JI—~ 6,0 J-*
Abstützungen \GewichtrdZSt
Abb. 4.
F a c h s c h r i f t für das g e s a m t e B a u i n g e n i e u r w e s e n. 837
Abb. 5. Abb. 6.
1136; Der Bauzug (vgl. schem atische Darstellung) fährt im Gleis Berlin—
H am burg vor; A usleger der Krane w erden gehoben.
1139: Kran I in A rbeitslage, Haken abgelassen, Kran II schwenkt in A rbeitslage herum .
1140; Beide Krane fahren das G egengew icht heraus.
1141; Kran I angeschlagen. Das alte nördliche W iderlager wird ab
gebrochen, sow eit erforderlich, um Platz zu schaffen für den neuen Ü berbau.
1144; Beide K ranhaken angeschlagen. Träger der Hilfsbrücke sind in
zwischen auf alte Brücke gebracht worden.
1146: Zur größeren Sicherheit wird am Kran II wegen der großen Aus
ladung eine Seitenstütze angebracht.
1147; Das A nheben der Brücke beginnt (Abb. 7). (Nach Durchfahrt des letzten Zuges im G leis H am burg— Berlin sind 25 M inuten ver
strichen.)
D er Zwischenraum zwischen altem und neuem südlichen W ider
lager v/ird mit Erde verfüllt, die auf seitlichen G erüsten bereit liegt.
1154; Krane schw enken die Ü berbauten nach dem im Nachbargleis stehenden SS-W agen hin (Abb. 8).
1156; Krane lassen die Ü berbauten senken.
12°°: Ü berbauten verladen, Krane schw enken zurück.
12°2: Alte Ü berbauten fertig zum Abfahren. (Seit Durchfahrt des letzten Zuges im G leis H am burg— Berlin sind 40 M inuten verstrichen.)
Inzwischen ist das Gleis H am burg—Berlin in Richtung Berlin abgebunden und an das G leis Berlin—H am burg angeschlossen w orden (vgl. Lageplan).
1204; Das behelfsm äßige A uflager wird h erg estellt, Bauzug fährt vor, so daß w eiterer Füllboden und Schotter für den Zwischenraum zwischen den südlichen W iderlagern entladen werden können.
12°8; Die Schalung für die K am m erm auer des neuen südlichen Wider
lagers wird eingebracht.
1209; Bauzug fährt ab, um G leis zu räum en für P 2 0 1 .
1219; p 201 H am burg— Berlin fährt auf G leis Berlin—H am burg durch.
1225; Die seitlichen A bstützungen des Kranes I w erden angebracht.
Der Bauzug fährt den neuen Ü berbau im Gleis Berlin— H am burg vor.
1233; Krane sind angeschlagen und heben die neue Brücke an.
1235; Kran I schwenkt.
1237; Kran II schwenkt.
1241; Der neue Ü berbau schw ebt in richtiger Lage (Abb. 9).
1243; Der neue Ü berbau w ird abgelassen.
1246; Der neue Ü berbau wird auf die Auflager abgesetzt. Die Außen
stütze des Kranes I wird eingezogen, dam it das Gleis Berlin—
H amburg w ieder frei wird.
1251; Der Bauzug fährt ab.
1256; Der Kran 1 schwenkt in den fahrbereiten Zustand zurück.
1257; A ußenstütze des Kranes II wird beseitigt.
1304; Kran II schw enkt zurück.
1308; p 202 fährt auf Gleis Berlin—H am burg durch. (Seit Durchfahrt des letzten Zuges im Gleis H am burg—Berlin sind 1 S t u n d e 46 M i n u t e n verstrichen!)
N unm ehr beginnen die Restarbeiten. Die Auflager w erden vergossen, das Gleis auf der Brücke wird verlegt, die Weiche im Gleis Berlin— H am burg abgebunden, das Gleis H am burg—Berlin w ieder angeschw enkt, die Sicherungsanlagen um gestellt, und die Krane verlassen die Baustelle.
1515: Probebelastung.
1628; fährt FD 25 als erster Zug über die neue Brücke.
Aus den vorstehenden Aufzeichnungen ist ersichtlich, daß die voll
ständige Betriebsunterbrechung trotz des an sich nicht einfachen Bau
vorganges für nur eine verhältnism äßig kurze Zeit erforderlich war. Dies ist — abgesehen von den sorgfältigen V orbereitungen von seiten der örtlichen Bauleitung —- auf das flotte und sichere Arbeiten der 60-t-Krane zurückzuführen. Namentlich der Dampfkran gehorchte seinem F ührer sehr g u t, w ährend das Ingangsetzen des Krans m it Benzolm otor m itunter Schw ierigkeiten machte.
Die lange Pause nach dem A bsetzen der neuen Brücke auf die Auf
lager bis zur Probebelastung w urde durch G leisarbeiten erforderlich, um die neue G leisachse planm äßig gegen die alte um 60 cm zu verschieben.
N amentlich das V erschw enken des Stum pfgleises gestaltete sich schwierig, weil der Kran auf diesem Stumpfgleis verbleiben m ußte, bis der O berbau auf der Brücke verlegt war.
Auf einen Punkt möge noch allgem ein hingew iesen w erden, der beim Verladen sowohl der alten als auch der neuen Ü berbauten b e sonders zu beachten ist: Diese m üssen, wenn sie schon nicht innerhalb
Abb. 7. Abb. 8.
Abb. 9.
der Lichtraum Umgrenzung verladen w erden können, so auf die G üterw agen abgesetzt w erden, daß sie an den Gehäusen der im Nachbargleis stehenden Kranwagen vorbeifahren können.
Zum Schluß noch einige Worte über die Bauausführung selbst.
Die Baugruben waren durch kräftige Spundw ände gegen den Kanal abgeschlossen. Der Grundwasserspiegel w urde mittels einer Pum panlage gesenkt, so daß die G ründung in vollkommen trockener Baugrube aus
geführt werden konnte. Das fertige Bauwerk zeigt Abb. 10.
Abb. 10."
Die E ntw urfbearbeitung und B auleitung lagen in den Händen des R eichsbahnoberrals B lu n c k . Die architektonische D urchbildung stamm t von Reichsbahnrat S c h w a m b o r n . Mit der örtlichen Bauleitung war der V orstand des Reichsbahn-Betriebsam tes 1 Ludw igslust, Reichsbahnrat H a m m e r , beauftragt. G ründung und W iderlager w urden von der Tief
bauunternehm ung G r ü n & B i l f i n g e r , Abt. H am burg, die eisernen Ü berbauten von der B rückenbauanstalt C h r i s t o p h & U n m a c k AG., Niesky O.-L., ausgeführt.
Die Ausbildung des Betonkernes bei Staudämmen und seine Berechnung.
Von £)r.=2ing. Alfred Streck, Hannover.
A l l e R e c h t e V o r b e h a lte n .
A. A llgem eines.
Durch die Einfügung des Betonkerns in einen Staudam m wird die G leichartigkeit des Gefüges des Dammkörpers aufgegeben. Die Kräfte in der Dammschüttung und die Beanspruchungen des Betonkernes können nur aus der W echselwirkung zwischen beiden K onstruktionselem enten erfaßt w erden. Diese W echselwirkung ergibt sich aus der Auswertung der Form änderungen des Dammkörpers und des Betonkernes.
Abb. 1. Idealfall. Das Druckbild der angreifenden Kräfte entspricht dem Druckbilde der Stützkräfte. Der Kern er
leidet nur D ruckbeanspruchungen.
Auch bei einer w eitgehenden Verdichtung des Bodens an der Luft
seite (W alzen, Stam pfen, Einschlämmen) werden größere Bewegungen des Kernes erforderlich sein, wenn die Luftseite ihre stützende Wirkung ausüben soll.
Die geringste Beanspruchung des Betonkernes und die größtmögliche Ausnutzung der Stützkräfte des Dammes er- +m,io
hält man dann, wenn der Betonkern die Be- +3zb7o
wegungen ausführen kann, die erforderlich 1 sind, um das Druckbild der angreifenden Kräfte auf der W asserseite auch auf der Luftseite zu erzeugen (Abb. 1).
Dieser Idealfall wird sich nur mit einer gewissen A nnäherung konstruktiv erreichen lassen, da eine reibungslose waagerechte Verschiebungsm öglichkeit auf Schwierigkeiten stößt. Immerhin bildet die Anordnung von w aagerechten Fugen ein M ittel, um diesem Idealfall nahezukom men. Bei der Ausbildung des Kernes für den zur Zeit im Bau befind
lichen etwa 50 m hohen Staudam m der Söse- talsperre im W estharz wurde aus diesen Er
w ägungen heraus m. W. erstm alig oberhalb
eines in den Felsen eingreifenden Fundam entes Abb. 2. A usbildung eine w aagerechte Bewegungsfuge angeordnet des Kernes am Stau- (Abb. 2). Vom Standpunkte einer W eiterent- dämm der Sösesperre
W icklung unserer Dam mkonstruktionen muß (Schema).
dieser Entschluß der B auleitung als großer Fortschritt gew ertet werden.
Vom V erfasser, der von der Bauleitung auf G rund seiner langjährigen Beschäftigung mit Erddruckfragen in der H annoverschen Versuchsanstalt für G rundbau und W asserbau bei den grundsätzlichen Ü berlegungen zur M itarbeit herangezogen w urde, w urden dam als Annäherungsverfahren für die Berechnung der zu erw artenden Beanspruchungen des Kernes vor
geschlagen, die der Fachw elt von Interesse sein dürften. Sie seien kurz mitgeteilt.
B. N äherungsverfahren für die B erechnung d es B etonkernes.
a) D e r K e r n i s t d r e h b a r g e l a g e r t (Abb. 3).
Um die B erechnung einfach und übersichtlich zu h alten , wird an
genom m en, daß der Kern ein starres G ebilde d arstellt, das an seinem Fuße gelenkig gelagert ist. Der Kern kann dann nur eine D rehbewegung ausführen. D am it der Kern aber diese Bew egung ausführen kann, muß der luftseitige D am m teil um das m it der Entfernung vom D rehpunkte gleich
mäßig zunehm ende w aagerechte V erschiebungsm aß zusam m engedrückt
Abb. 3. Ansatz der K raftwirkungen bei drehbarer Lagerung des Kernes am Kernfuß. — Resultierende K raftwirkung: A = J a b c ; S = J a c e\
Einzelkraft S a im D rehpunkte.
w erden. D ieser Z usam m endrückung setzt der Damm einen W iderstand g egenüber, der in seiner G esam theit die Stützkraft für den Kern bildet.
Für den W iderstand des Dammes gegen eine w aagerechte Zusamm en
drückung kann in größerer Tiefe elastisches V erhalten der Schüttung an
genom m en w erden. In dieser elastischen Zone sind also die erzeugten G egendrücke verhältnisgleich den V erschiebungen. Das Druckbild ist ein rechtwinkliges Dreieck mit dem Kern und dem größten Gegendruck als K atheten (Abb. 3). In der N ähe der D ammkrone setzt der Damm einer w aagerechten Zusam m endrückung einen sehr kleinen, mit der Tiefe w achsenden W iderstand entgegen. Da bei einer D rehung des Kernes dort die V erschiebungen am größten sin d , kann angenom m en w erden, daß bis auf eine gew isse Tiefe unter der D am m krone der durch die Form eln für den Erdw iderstand (passiven Erddruck) g egebene Grenzwert des G egendruckes vorhanden ist. Diesem G egendruck entspricht plastisches
F a c h s c h r i f t für
das g e s a m t e B au i nz e n i e u r w ^ s e n . 839
Cm 'rarrtt E-b)*re
&wrtz!Nußsrjü
Z a h l e n b e i s p i e l . 1. Annahm en:
Dammhöhe 50 m. Reibungwinkel des Schütt
bodens a = 33 . Böschungsneigung beiderseitig 1 :2 . Wasserstand bis rar Dammkrone.
2. Berechnung der G rundw erte:
Angreifende Kräfte an der Wasserseite: Aktiver Erddruck in der anschaulichen Darstellung der Culmannschen £ - Linie bestimmt für o = 33
•' = 1,0 (Boden unter Wasser) zu 286 L W asser
druck für 50 m Höhe = 502
= 1250 t.
.4 = 286 - 2 A
P u
1250 = 1536 t 3072
50 61 t m-
i j > m m la z n x x s T s -e - ' - : -
qlr-i&jiia i
- J L — 9 9
“ a h .50
M öglicher Erdw iderstand gegen eine w aagerechte Verschiebung des luftseitigen D am m teiles bestim m t aus der Culm annschen f - L in ie für ■■ = 1,65,» = 30 zu 2 5 0 0 1.
, 2 -2 5 0 0 P
d> feswrrertraes
Jntasila -'zrr=41tTCt
e, fm H rw ffiim e
*zn=220t
f Harter ftr . m i t
'orr=lUaani
50 p ’ 100 uP ~ ~ h ~ ~ 50 3. A nwendung der Form eln:
100 t m2
=
2,
00.
x = A 1 — Abb. 4. BerechncngsbeispieL
Dammbohe 50 m , Schüm nateriai grober Sand q = 3 3 a ■: 7 = 1,0 bzw. 1,65 t m !.
= 5 0 1 1-22
2,00 = 31,0 m.
V erhalten des Bodens, da er sfr-h aus dem G leitw iderstand eines Boden
keiles b estim m t D er spezifische Erdw iderstand w ächst geradlinig mit der Tiefe, so daß auch die D reieckügur im plastischen Bereich durch ein Dreieck gebildet w ird Die H öhe x ü b er dem D rehpunkte des Kernes, in dem die beiden D reiecke ineinander übergehen, kann aus der M om enten
gleichung um den D rehpunkt .4, wie folgt, bestim m t w erden:
.4 = me d er angreiienden Kräfte aut der W asserseite des Kernes
= W asserdruck und Erddruck = Dreieck a b c,
T = möglicher W iderstand des D ammes gegen eine waagerechte V erschiebung durch eine w aagerechte Kraft = Erdw iderstand 'passiver Erddruck = Dreieck a e d ,
= aicht beanspruchter Teil des E rdw iderstandes = Dreieck a e d . Aus der A bbildung ergibt sich:
P A . ir r P ^ . IT— P X
2 ’ 2
P_
h ,4 =
und mit - = tg x sow ie m it «
h- BT h x
Nicht ausgenutzter Erdw iderstand:
t r = i 0 ^ 3 L = 1 5 5 0 t Stützdruck in dem luftseitigen Damm körper:
S = 2500 — 1550 = 950 t Stützpunkt am D rehpunkt:
S a = A — S = 1536 — 950
= 586
= rd. 590
Sämtliche Kraftwirkungen für die zugrunde gelegte Ausbildung des Kernes sind som it bekannt, und die Berechnung des Kernes ist möglich.
Die B elastungsbilder zeigen, daß der für die Schubkräfte ungünstigste Q uerschnitt am drehbaren Auflager liegt. Der Auflagerdruck bedingt beispielsw eise b ei einer zugelassenen Schubspannung von 8 k g cm2
= 8 0 t m : eine K erabreite von rd. 7,00 m. Das größte M om ent an der Stelle 0 der Querkraftlinie berechnet sich zu:
m u M = 12-590 — (12-30-6)—
20^
8= 6080 — 2160 — 1440 = 2480 tm . Hieraus die M rm eutengieichung:
' ' • T - ' r 4 - r - T = 0
UL h3 «_ k* * x - h l l --- = 0
Der durch den lnftseirigen Damm'.eil ansgeübte Stützdruck S = Inhalt des Dreieckes a c e —
lV — V T- H-
A-2
2
S = - , - u
2-
1 1 — 1 1- 1
Die Größe des am D rehpunkt aufzub re g e n d e n Stutzdruckei S x eigibt sich zu
Sr = A - S
tr.
1 = I * A4 1
2 r ' p 1
Die A usw ertung der Form eln soll an einem Z ahlenbeispte. (Abb. 4i gezeigt werden.
Für den nicht bew ehrten B etanquerschnitt eigibt sich bei einer an sich hohen Zugspannung von 10 kg cm2 = 100 t m2 ein erforderliches W iderstandsm om ent von rd. 25 ma oder eine Stärke v o n } 25 = 5,00 m.
Das vorgeschlagene V erfahren ist einfach und übersichtlich. Die Kritik des V erfahrens ergibt, daß die Form änderungen des Kernes ver
nachlässigt sind, da diese das Druckbild etw as ändern w erden. Die Berücksichtigung dieser Form änderung m üßte auf G rund eines um ständ
lichen statisch unbestim m ten Rechnungsverfahrens geschehen. Die Er
gebnisse dieser genaueren Rechnung dürften aber auch keinen größeren Anspruch auf W ahrscheinlichkeit besitzen, da die G enauigkeit des Rechnungsverfahrens nicht die an sich vorhandenen Fehlerquellen bei der Erfassung der G rundw erte beheben kann.
P m nändtr'inq ie s Kerns
K e rrm je n a g te s S fiiz - Iru a ris im ¡u fise ifig e r
Dam m teil
-7X Abb. 5. Einspannung des K ernes im Felsen.
b) D er K ern i s t am F u ß e in d e n F e ls e n e in g e s p a n n t . Die Möglichkeit einer Drehbewegung des Kernes erfordert aber, sow eit der Kern tief in den Felsen einbindet, entsprechende konstruktive Maßnahmen Sind diese nicht vorgesehen, so muß für die Berechnung eine Entspannung am Keraiuß angenommen werden. Man kom m t zu
Abb. 6a. Abb. 6b.
A bdichtung durch bindigen Boden. A bdichtung durch Bitumen und W ellblech.
Abb. 6. G enerelle Lösungen für die A nordnung einer Bewegungsfuge.
einem M aßstabe für die Beanspruchungen des Kernes bei dieser Bau
w eise, wenn man von dem unter a) beschriebenen Fall der drehbaren Lagerung ausgeht. Die bei Einspannung mögliche Form änderung des Kernes ist ihrer Art nach in Abb. 5 eingetragen. Durch fehlenden Dreh
winkel am Fuße des Kernes können jetzt die möglichen Stützkräfte des luftseitigen Dammteils noch w eniger ausgenutzt w erden als bei der frei drehbaren Lagerung. Es geht also an der Stützkraft der schraffiert g e zeichnete Teil W " verloren, und damit wird die früher vorhandene M om entengleichheit aufgehoben. Sie wird durch das Stützmom ent w ieder erzielt. Durch das Auftreten des Stützm om entes werden die Beanspruchungen des Kernes durch D rehm om ente geringer, die aus der Forderung der Kräftegleichheit in der W aagerechten errechnete Auflager
kraft wird aber um die Verringerung des Stützdruckes des luftseitigen Teiles größer und damit die Schubbeanspruchung in der Fuge über dem Felsen. U nterstellt man beispielsweise den schraffiert eingezeichneten Fall, so ergibt sich folgende Änderung:
V erm inderung des Stützdruckes = Inhalt der schraffierten Fläche
= 180 t = V ergrößerung des Stützdruckes. H ebelarm bezogen auf den Fußpunkt des Kernes = 15,00 m.
Stützm om ent 180-15 = 2700 t Stützdruck = 590 + 180 = 770 t.
Mit den Beanspruchungen von 10 kg/cm2 = 100 t/m 2 für Zugbeanspruchung und 8 kg/cm 2 = 80 t/m 2 für Schubbeanspruchung kommt man zu einem erforderlichen W iderstandsmom ent von 2700 = 27 m3 und zu einer Kern- breite von ]^ 2 7 = 5,1 m aus der M om entenbeanspruchung sowie 770 = 9,6 m aus der Schubbeanspruchung. Da der Kern nur die Dichtung des Dammes übernehm en soll, sind das recht große A bm essungen. Die A bmessungen
lassen sich durch E isenbetonkonstruktion naturgem äß verringern. Mit Recht sieht man aber bei derartigen K onstruktionen, die für die Ewigkeit gebaut werden sollen, von der V erw endung von Eisen an unzugänglichen Stellen m öglichst ab.
In vorstehender Überschlagsrechnung ist die W irkung der Elastizität des Kernes nur für den am Dammfuß liegenden Teil, und zwar auch nur ihrer Art nach, an
gesetzt. Größere Elastizität bewirkt, daß das Druckbild im luftseitigen Dammteil sich etw as m ehr dem Druckbilde der angreifenden Kräfte auf der W asserseite anpaßt, als angenom m en w urde. Da hierdurch die mögliche Stützkraft der Luftseite in der N ähe der Dammkrone nicht m ehr voll ausgenutzt w ird , muß, wenn die D ruckverteilung (Abb. 5) am Dammfuß erhalten bleibt, die Auf
lagerkraft S a am Dammfuß sich noch w eiter vergrößern.
c) G e s i c h t s p u n k t f ü r d ie A u s b i l d u n g d e s K e r n e s n a c h d e m I d e a l f a l l w a a g e r e c h t e r B e w e g u n g s m ö g l i c h k e i t .
Bei der A usführung der w aagerechten G leitfuge muß Vorsorge ge
troffen w erden, daß möglichst geringe W iderstände für das Verschieben des Kernes auftreten und daß das D ruckwasser des Stausees keinen Durchfluß findet. Um beide Bedingungen zu erfüllen, kann man bindigen Boden nehm en und die A usführung der Art nach etw a nach Abb. 6a aus
bilden. Es muß hierbei durch eine Filtervorlage an der Luftseite dafür gesorgt w erden, daß der W asserdruck keine L ehm teile ausspült. Bei der Bauausführung muß angestrebt w erd en , daß der Dichtungsdruck des Kernes möglichst groß wird. Dies wird man zw eckm äßig dadurch er
reichen, daß man den Kern erst auf eine größere freie Höhe b au t, ohne ihn zu hinterfüllen, weil mit w achsender Bauhöhe des Dammes leicht eine Aufhängung des Kernes stattfinden kann. An Stelle des Lehmes in der Bewegungsfuge kann man auch zähes M aterial n ehm en, beispiels
w eise Bitumen, und die Fuge außerdem noch durch eine lotrechte Blech
einlage abschließen, eine A usführungsart, die auch für senkrechte Be
w egungsfugen vielfach zur D urchführung kommt. Diese Ausführung (Abb. 6b) entspricht grundsätzlich der Durchbildung, wie sie von der Bau
leitung bei den Harztalsperren gew ählt w urde. Auch bei dieser Ausführung ist die Erzeugung eines möglichst hohen Dichtungsdruckes anzustreben, besonders im Hinblick darauf, daß der nach den Bewegungen vorhandene Auflagerdruck schwer zu erfassen ist, weil die lotrechten Reibungskräfte sowohl als Zusatzlast wie auch als E ntlastung des Kernes in Wirkung treten können. Zweckmäßig scheint es auch hier, hinter der Dichtungs
fuge noch eine Lehm vorlage mit Filter anzuordnen.
Abb. 2. Vibrograph.
und in Bayern verw endet worden. Das dam alige G erät w ar, wie man bei einem Vergleich der hier als Abb. 1 w iedergegebenen dortigen Abb. 6 mit dem Vibrographen Abb. 2 ohne w eiteres erkennen kann, ein
Die Aufzeichnung rasch w echselnder Dehnungen mit Hilfe des Extensographen.
Aiie Rechte Vorbehalten. Von Dr. J. G eig er, Augsburg.
besondere über die damals vom V erfasser aufgestellten Forderungen einig. — Das vom Verfasser damals angegebene M eßgerät ist in seiner ursprüng
lichen Form vielfach, und zwar m it gutem Erfolg, insbesondere in Rußland ln der im Bauingenieur 1924, Heft 19, vom Verfasser veröffentlichten
Abhandlung „Dynamische U ntersuchungen von Brücken“ wurde erstmals darauf hingew iesen, daß D ehnungsm esser, die zur Untersuchung rasch w echselnder D ehnungschw ankungen, wie sie beispielsw eise bei Brücken, aber auch beim Eisen
bahnoberbau, bei Land- und Schienenfahrzeugen usw. Vorkommen, neben ihren statischen Eigen
schaften auch gewisse dynamische Eigenschaf
ten haben sollen, ln kurzen Worten ausge
drückt: „Die niedrigste am Meßgerät vorkom mende Eigenfrequenz soll höher sein als die höchste Frequenzzahl der w ichtigeren Deh
nungschw ankungen“.
Erfreulicherweise ist die damalige A nregung
Abb. 1. in w eiten Kreisen auf
fruchtbaren Boden g e
fallen; sie hat u. a. m ittelbar ein Preisausschreiben der Deutschen Reichsbahn veranlaßt, man hat sich mit der dynamischen Seite der ver
schiedenen D ehnungsm eßgeräte eingehend befaßt, und man ist sich ins-
F a c h s c h r i f t für das g e s a m t e B a u i n g e n i e u r w e s e n . 841 für Spannungsm essungen um gebauter Universalapparat, der ebenso auch
zu einem T orsiographen1), zu einem Tachographen, einem V ibrographen, einem Apparat zum M essen der Federdurchbiegungen eines Fahrzeuges w ährend der Fahrt usw. um gebaut werden kann. D ieser U niversalapparat besitzt infolgedessen den schw erw iegenden V orteil, daß man mit ihm sozusagen eine große Reihe von M eßgeräten auf einm al, und zwar für einen verhältnism äßig niedrigen Preis bekom m t, der in keinem Ver
hältnis steht zu d em , den man anlegen m üßte, wenn man für jeden einzelnen M eßzweck sich je ein besonderes M eßgerät beschaffen w ollte.
Auf der anderen Seite ist es verständlich, daß man für einen ganz bestim m ten M eßzweck aus einem solchen U niversalm eßgerät nicht sozusagen das A lleräußerste herausholen kann.
Es verlohnt sich, diesen Punkt etw as zu beleuchten: W ährend vor der obengenannten V eröffentlichung die dynam ischen Eigenschaften der D ehnungsm essungen überhaupt nicht näher untersucht w urden, wünschte das bereits erw ähnte Preisausschreiben eine niedrigste Eigenfrequenz des M eßgerätes von m öglichst über 800/sek. N euerdings wird sogar vor
geschlagen, die Eigenfrequenz solle bei oder über 1200/sek liegen, und damit wird zu begründen versucht, an Stelle mechanisch arbeitender D ehnungsm esser elektrische zu setzen.
Nachdem ich vor 5 Jahren selbst dafür eingetreten b in , daß unsere D ehnungsm esser eine hohe Eigenschw ingungszahl besitzen sollen, hoffe ich nicht als rückschrittlich angesehen zu w erden, wenn ich jetzt offen erkläre, daß man mit dem V erlangen nach einer A pparateigenfrequenz von 1200 H ertz oder darüber m. E. über das Ziel hinausschießt.
Ich weise zunächst darauf hin, daß die raschesten, bisher überhaupt an Brücken mit dem sehr em pfindlichen elektrischen D ehnungsm esser des R. Z. A. festgestellten Schw ingungen nicht über 350 Hertz betrugen, daß diese raschen Schw ingungen aber gleichzeitig außerordentlich klein waren, die häufig vorkom m enden Schw ingungen dagegen sehr viel niedrigere
Frequenzen hatten. »
Freilich muß man aus theoretischen G ründen erw arten, daß eine Brücke, wenn sie angestoßen w ird, unter U m ständen noch raschere Schwingungen als solche m it 350/sek ausführt, ja , sie wird auch noch raschere als 1200/sek ausführen. Die Frage, auf die es hier ankomm t, ist aber, wie stark sind die hierbei auftretenden A m plituden: d. h. wenn wir das entstehende D ehnungszeitdiagram m in seine einzelnen Sinus
schwingungen zerlegen, wie groß sind hierbei die A usschläge der mit 350/sek und noch rascher w echselnden D ehnungschw ankungen, verglichen mit den statischen und den nur langsam w echselnden D ehnungen. Es empfiehlt sich, hier an einen Analogiefall aus der Akustik zu erinnern.
Eine K laviersaite, die in V7 ihrer Länge durch einen elastischen Ham mer angeschlagen wird, vollführt neben dem G rundton auch sogen.
Oberschwingungen. B ezeichnen wir die Stärke des G rundtones mit 100 %>
so ist z. B. die Stärke des 6 mal so rasch w echselnden O bertones auch im ungünstigsten Falle nur 1,3 % , ist also praktisch so klein, daß man sie vernachlässigen darf.
Auf Brücken übertragen, w ürde das, da deren G rundperioden in der G egend bis zu 10/sek lieg en , den Schluß rechtfertigen, daß D ehnung
schwankungen, die rascher als etw a 160mal in 1 sek wechseln, praktisch vernachlässigbar klein sein w erden. Dazu kom m t noch, daß wir bei der Klaviersaite von einem Schlage sprachen. Bei der Brücke handelt es sich aber zunächst um die statische D ehnung, über die sich noch langsame dynamische D ehnungen darüber lagern, die hinsichtlich ihrer Frequenzzahl genügend bekannt sind, wie z. B. der Einfluß der M assenkräfte der Trieb
w erkteile der Lokomotive. Erst über diese gesetzm äßigen Einflüsse, die vergleichsw eise langsam wechseln, lagern sich die Stoßeffekte, die aber insgesam t doch an G röße erheblich hinter der statischen D ehnung und den langsam w echselnden D ehnungen zurückstehen. Selbstverständlich sind die Ergebnisse nicht für alle Brücken gleich: Bei ganz kurzen Brücken w ird man eher mit raschen D ehnungen rechnen m üssen als bei langen: Man wird aber auch bei kurzen Brücken Dehnungschwankungen von m ehr als 200/sek in einer solchen G röße, daß sie praktisch nicht mehr vernachlässigt w erden dürfen, nach den bisherigen Erfahrungen kaum finden.
Man kann allerdings nun einw enden: W enn wir einen D ehnungs
m esser haben, der etw a eine Eigenfrequenz von 400/sek besitzt, und es treten in der Brücke D ehnungschw ankungen von ungefähr dieser F requenz
zahl, wenn auch von sehr geringer G röße, auf, so w erden diese durch Resonanz mit der Eigenfrequenz des M eßgerätes stark verzerrt. Das tritt aber nur ein, wenn das M eßgerät eine zu kleine D ämpfung besitzt. Ist die Dämpfung eine sogenannte halbaperiodische, d. h. ist sie halb so stark, als dem G renzw ert der aperiodischen Dämpfung entspricht, so kann man von einer s e h r starken V erzerrung auch dann nicht gut reden, wenn gerade Resonanz vorliegt: Es w ird hier nämlich der A usschlag um rund 40 % größer, als er in W irklichkeit ist, w iedergegeben. Dabei ändern
!) Zum M essen von D reherschütterungen, des U ngleichförm igkeits
grades, der W inkelabw eichung, der D rehschw ingungen und kritischen Drehzahlen um laufender W ellen.
sich die V erhältnisse nicht zu sehr, wenn die Dämpfung etwas schwächer oder insbesondere stärker als die halbaperiodische ist. Diese Verzerrung ist aber nicht allzu schädlich, da es sich im allgem einen ohnehin nur um ganz schwache Schwingungen handelt. Außerdem kann man, wenn man wirklich einm al W ert darauf legt, solche ganz rasch w echselnde Aus
schläge genau zu erm itteln, für diese — aber auch nur für sie allein — einen Korrektionsfaktor anbringen.
Das gesam te Dehnungsdiagramm wird, wenn die Dämpfung in der G egend der halbaperiodischen liegt, nicht allzu ungünstig beeinflußt, da die bereits angeführte V erzerrung nur für solche Dehnungschwankungen gilt, die gerade in Resonanz mit der A pparateeigenfrequenz sind. Für langsam ere Dehnungschwankungen ist sie natürlich viel kleiner.
Auf der anderen Seite w ürde man aber mit Recht einen D ehnungs
m esser, der eine noch viel höhere Eigenfrequenz, also beispielsweise eine solche über 1200/sek besitzt, gegenüber einem solchen mit niedrigerer Eigenfrequenz vorziehen, wenn der erstere nicht andere Nachteile besitzt.
In diesem Zusam m enhänge dürfte ein allgem einer V e r g le i c h zwischen den e l e k t r i s c h e n und den rein m e c h a n i s c h e n Verfahren zur A ufzeichnung rasch w echselnder D ehnungen wohl am Platze sein. Bei rein m echanischen V erfahren lassen sich die Einflüsse, die Fehler in der Anzeige bew irken, m. E. leicht übersehen, und man kann die w eitaus w ichtigste Größe, die unterste Eigenfrequenz des M eßgerätes jew eils an dem zu untersuchenden Träger selbst, also unter den für die eigentliche M essung in Betracht komm enden V erhältnissen bequem durch Anstoßen erm itteln und sieht sofort das Ergebnis. Bei elektrischen M eßverfahren muß dagegen, sow eit die Bestimm ung der Eigenfrequenz an O rt und Stelle möglich ist, erst der zugehörige Streifen entw ickelt und fixiert w erden. Es steht außer Frage, daß ein derartiges Verfahren um ständlicher und zeitraubender ist.
Die Notw endigkeit des Entwickelns und Fixierens haftet natürlich säm tlichen Verfahren, die mit optischer Registrierung arbeiten, als Nach
teil an. Es ist m. E. bei der mechanischen Registrierung ein beachtens
w erter Vorteil, daß man das Diagramm dauernd während des Entstehens beobachten kann und, um nur einen Fall zu erw ähnen, Stöße, die ein un
rundes Rad auf eine Brücke ausübt, im gleichen Augenblick, wo man sie am eigenen Leibe fühlt und mit dem eigenen O hr hört, auch im Diagramm aufzeichnen sieht. M anchen Einfluß, über dessen Ursache man im Zweifel sein wird, wenn das Diagramm erst einige Zeit nach der Auf
nahme besichtigt w erden kann, wird man so ohne w eiteres erkennen.
Auf der anderen Seite steht es naturgem äß außer Frage, daß man mit rein m echanischen Verfahren die Eigenfrequenz des M eßgerätes nicht so hoch legen kann wie bei geeignetem elektrischen Meßverfahren.
A usschlaggebend ist schließlich, wie weit man zuverlässig mit mechanischen M eßverfahren kom m t; darüber hinaus muß man und wird man gern die Um ständlichkeiten der elektrischen Registrierung in Kauf nehm en.
Bei diesem Vergleich d e r, mechanischen und elektrischen M eß
verfahren dürfte es am Platze sein, noch einige Punkte zu berühren, die den m echanischen D ehnungsm eßverfahren vorgeworfen w erden:
1. Es wird auf das sogenannte „unverm eidliche Spiel in den G elen k en “ hingew iesen. Dazu ist zu sagen, daß bei einem wirklich guten mechanisch registrierenden Apparat dieses Spiel durch Federschluß aufgehoben werden kann. Dies läßt sich aber, w enn man die Feder ausreichend kräftig w ählt, auch für die raschesten D ehnungschw ankungen, für die mechanische D ehnungsm esser neuester Bauart noch geeignet sind, mit Sicherheit erreichen.
2. Es wird eingew endet, wenn man die F eder so kräftig wählt, en t
stehe zu große Reibung. Daß dies nicht allgem ein richtig ist, erkennt man ohne w eiteres an dem Eigenschw ingungsdiagram m Abb. 3 des w eiter unten beschriebenen D ehnungsm essers, des E xtensographen: Der aus seiner G leichgewichtslage ausgelenkte Schreibhebel kehrt jedesm al w ieder genügend in seine Nullage zurück.
3. Ein w eiterer Einwand ist, daß durch die M asse des Schreibwerkes, das hier unm ittelbar an dem betreffenden Brückenträger selbst angebracht w erden muß, die Aufzeichnungen stets störend beeinflußt w ürden. Das gilt w enigstens bis zu einem gew issen Grade, w enn man bei einer alten G itterbrücke an einem schwachen Diagonalstab D ehnungsm essungen durch
führen will, da diese Stäbe manchmal so schwach sin d , daß man sie bereits mit der Hand etw as durchbiegen kann. Mit diesem Ausnahmefall an veralteten Brücken brauchen wir uns aber nicht w eiter zu befassen.
Bei neuzeitlichen Brücken, insbesondere bei Fachw erkbrücken sind dagegen auch die schw ächsten D iagonalstäbe so steif, daß eine störende Be
einflussung durch die Masse des an ihnen befestigten Schreibwerkes, auch wenn dieses vielm als schw erer w äre, noch nicht im geringsten zu b e fürchten ist. Auf der anderen Seite b ietet die Befestigung des Schreib
w erkes an dem zu untersuchenden Stab in der Nähe des M eßgerätes den sehr beachtensw erten Vorteil, daß man die auftretenden Stöße, die der D ehnungsm esser verzeichnet, gleichzeitig m itfühlt und mithört.
Eine B eeinflussung des eigentlichen M eßgerätes durch die Masse des Schreibw erkes läßt sich aber erfahrungsgem äß v eim eid en : Man ordne
genau mit der F ührung abschließen. In diesen Stellungen steht das Körnerloch des kurzen Armes vom senkrechten Hebel 6 genau über dem einen oder anderen Körnerloch des langen Armes vom waagerechten H ebel 4. Eine Ü bertragungsnadel, die m it ihren Spitzen in diesen beiden Körnerlöchern geführt w ird, stellt die V erbindung her. Der senkrechte Hebel 6 hat nur eine Vergrößerung. Eine w aagerecht liegende Ü ber
tragungsnadel, die am oberen Ende des langen Armes vom senkrechten H ebel 6 in einem Körnerloch geführt w ird, führt von dort durch das G ehäuse zum Schreibhebel 8 , der gleichzeitig V ergrößerungshebel mit drei Ü bersetzungsm öglichkeiten ist. — Die einzelnen Teile der H ebel
übertragung sind durch Federspannung derart m iteinander verbunden, daß selbst bei den höchsten Schwingungszahlen ein A bklappen der Ü ber
tragungsnadeln oder dergleichen unm öglich ist.
Ubertragungsnatlel
senkrecht.
Hebet Über--
Schreibhebet Diagramm^
Papierantrieb pap,er <
Uhrwerk
das U hrw erk, das zum Fortbew egen des Papierbandes dient, sowie die Zeitm arkenuhr getrennt vom M eßgerät an. Daß übrigens bei einem kräftigen Träger diese M assen, auch wenn sie unm ittelbar am M eßgerät angeordnet sind, solange sie noch nicht allzu groß sind, noch nicht schäd
lich wirken, zeigt folgender Versuch. Bei dem weiter unten beschriebenen mechanischen D ehnungsm esser befestigten wir durch Anklemmen an einer besonders ungünstigen, weil ziemlich exponierten Stelle ein Einkilo- bezw. Zweikilogewicht, ohne daß hierdurch eine offenkundige Beein
flussung etwa in Form einer Erniedrigung der Eigenfrequenz ein
g etreten wäre.
4. Ein Nachteil freilich wird mechanischen Verfahren zur M essung rasch w echselnder D ehnungen im mer anhaften: Man kann mit der Ver
größerung entschieden nicht so w eit gehen wie bei den elektrisch optischen Verfahren, die den masselosen Lichtstrahl benutzen. Jedoch sei bem erkt, daß m an, wie noch gezeigt werden soll, immerhin die V ergrößerung so stark wählen kann, daß man dam it für praktische Zwecke — und darauf kommt es schließlich an — gut auskommt.
5. Auf der anderen Seite besitzen mechanische D ehnungsm esser den Vorteil niedrigeren Preises, da zu den elektrischen D ehnungsmessern stets der teure Oszillograph sow ie, wenn man W ert auf eine einiger
m aßen rasche Auswertung legt, ein M eßwagen mit D unkelkam m er und allen sonstigen Hilfseinrichtungen dazu kommen. Insbesondere die letz
teren Kosten sind weit höher als jene der D ehnungsm esser selbst. Sie fallen erst dann w eniger ins Gewicht, wenn man etwa mit 20 Dehnungs
messern gleichzeitig arbeitet. Dieser Fall dürfte aber — abgesehen von wissenschaftlichen Ausnahmefällen — praktisch nicht in Frage kommen.
Beim mechanischen D ehnungsm esser sind im Vergleich zur ganzen Apparatur verhältnism äßig teure Teile das Laufwerk und die Zeitm arken
uhr. Für den F all, daß man mit einer größeren Anzahl von D ehnungs
messern gleichzeitig arbeiten w ollte, benötigt man für alle Apparate zu
sammen nur e i n e Zeitm arkenuhr; ebenso kann man, falls man an einem Träger an zwei verschiedenen Stellen Dehnungsm essungen durchführen will, mit e in e m Laufwerk auskom men.
M. E. dürften elektrische Dehnungsm esser insbesondere wegen der N otw endigkeit eines nicht leicht zu bedienenden empfindlichen Oszillo
graphen auf solche seltenere Fälle beschränkt bleiben, bei denen auf die formrichtige A ufzeichnung von D ehnungschw ankungen, die rascher als 2 0 0 m a lin 1 sek wechseln, ausschlaggebender W ert gelegt wird, d .h . also auf wissenschaftliche Sonderuntersuchungen, bei denen der Zeit- und K ostenaufw and, sowie die Umständlichkeit in der H andhabung w eniger ins Gewicht fallen. Für die gewöhnlichen in der Praxis vorkom menden U ntersuchungen dürften sich dagegen mechanische D ehnungsm esser, soweit sie den bereits skizzierten A nforderungen, besonders hinsichtlich einer Höhe ihrer Eigenfrequenz von über 200/sek entsprechen, einbürgern.
Als wohl einziger und praktisch erprobtester von den bisherigen mechanischen Dehnungsmessern erfüllt diese Forderungen der im Jahre 1928 von der Firma Lehmann & Michels gebaute
Abb. 4.
E x t e n s o g r a p h .
Dieser ist aus dem bereits eingangs erw ähnten, im Bauingenieur 1924 beschriebenen D ehnungsm esser des Verfassers entstanden. M aßgebend für die dabei durchgeführten
. Eigenschwingung_____
J r
n e = 297/set<
1,6
V erbesserungen waren sowohl die inzwischen vom R. Z. A.
durchgeführten Schütteltisch
versuche, als auch U nter
suchungen, die die Firma Lehmann & Michels an einer
eigens für diesen Zweck ge- Abb. 3.
bauten V ersuchsanlage durchführte.
Der Aufbau der M eßanordnung ist aus Abb. 4 bis 8 ersichtlich. Die beiden Schraubzwingen 1 und 2 sind an dem zu untersuchenden Bauteil fest angeschraubt. In 1 ist die M eßstange 3 in einem G elenk mit zwei Freiheitsgraden ohne jedes Spiel befestigt. Die Spitze der M eßstange greift an den kurzen Arm des waagerechten H ebels 4 an, der drehbar in der Schraubzwinge 2 gelagert ist. Es sind zwei M eßstangen vorgesehen, die eine M eßlänge von 200 bezw. 400 mm ergeben.
Die Länge der M eßstange kann m ittels Feingew indes der M eßstrecke genau angepaßt w erden, auch kann dadurch die Nullinie auf dem Dia
gram m streifen beliebig nach der M itte oder nach einer der beiden Seiten verschoben werden. Der lange Arm des w aagerechten H ebels 4 hat zwei Angriffspunkte, entsprechend zwei Vergrößerungsm öglichkeiten.
Die Schraubzwinge 2 (Abb. 7) trägt in einer Schwalbenschwanzführung mit K lemm keil das Gehäuse 5 des eigentlichen Aufnahmeapparats. Seitlich ist am G ehäuse der senkrechte V ergrößerungshebel 6 befestigt. Das G ehäuse kann nach dem Lösen der Schrauben 7 des Klemm keils (Abb. 4) verschoben w erden. Dies ist notw endig, um den einen oder anderen der beiden Angriffspunkte auf dem langen Arm des w aagerechten H ebels 4 mit dem senkrechten Hebel 6 in V erbindung bringen zu können. Bei der starken V ergrößerung muß das G ehäuse rechts, bei der kleinen links
In Abb. 8 ist ein Schema der H ebelübersetzung dargestellt. Ferner sind in nachstehender Tabelle die V ergrößerungen und Spannungs
m aßstäbe für die beiden M eßstangen angegeben. Den M eßstäben ist ein Prüfkörper mit dem Elastizitätsm odul 2,2 • 106 kg/cm 2 zugrunde gelegt.
V e r g r ö ß e r u n g e n :
H ebel I ... 3,14 3,14 3,14 6,28 6,28 6,28 H ebel II... 5 5 5 5 5 5 S c h r e i b h e b e l ... 3,5 7 14 3,5 7 14 G esam tvergrößerung . . . . 55 110 220 110 220 440 Spannung in kg/cm 2 für 1 mm
D iagram mausschlag
bei einer M eßlänge von 200mm 200 100 50 100 50 25 bei einer M eßlänge von 400 mm 100 50 25 50 25 12,5
Abb. 8 a.
