DER BAUINGENIEUR
8. Jahrgang 2 8 . Mai 1927 He ft 2 2
DIE P R O JE K T IE R T E CO O LIDGE-STAUM AUER.
Von Dr.-Ing. N. Kelen, Berlin.
Die C oolidge-Stau m auer, deren B a u schon in der aller
nächsten Z e it begonnen w erden soll, wird zur B ew ässerun g von 4 0 0 0 0 h a L a n d in Südarizona, U. S . A ., dienen. Die B austelle liegt etw a 16 0 km oberhalb des zu entwässernden Landes am G ila-Flu ß beim Zusam m enfluß desselben m it dem S an C arlos-Fluß . D ie A bflüßm enge dieses Flu sses ist sehr verän d erlich . Sie schw an kt zwischen fa st N ull im Som m er und 2600 m 3 und m ehr im W inter. D ie m ittlere jäh rlich e A bflußm enge b e träg t 500 M ill. m*.. D as zu errichtende S ta u becken w ird einen R a u m von 150 0 M ill. m*. fassen. D er k ü n st
liche See, der sich a u f die beiden erw ähnten F lü sse ausdehnt, wird eine L ä n g e vo n 40 km und eine m ittlere B re ite vo n 3 km haben. W ir sehen also, daß die aufgespeicherte W asserm enge etwa dreim al so groß ist, a ls die m ittlere Jah resabflußm enge, was dadurch zu erklären ist, daß erstens das von der Staum auer geschaffene G efälle ausge
nutzt werden soll, zweitens, weil die beiden F lü sse sehr stark geschiebeführend sind.
Wenn d as Stau becken nicht groß genug bem essen wäre, so m üßte m an m it einer b a l
digen V erschlam m ung des Beckens rech n en ; bei so großen A bm essungen h at je doch die G eschiebefrage in den allernächsten Zeiten keine Bedeutung. D ie Talsohle an der Stelle, wo die Stau m au er errichtet w erden soll, liegt in einer Meereshöhe vo n 700 m, die untere T alb reite an dieser Stelle b eträg t etw a 90 m und in der H öhe der späteren
Mauerkrone etw a 18 0 111. D ie vorgenom m enen Probebohrungen ergaben, daß die größte Tiefe des w iderstandsfähigen Felsens 7 m unter dem Gelände liegt, auß erdem rechnet m an m it einem m itt
leren F elsau sh u b vo n 3 111, so daß die größte Gründungstiefe 10 m betragen w ürde. D as zur B eton b ereitu n g erforderliche Zuschlags
m aterial kann eben falls an der B au stelle gewonnen werden.
Die G esam tk osten der T alsperre w urden au f 5 Mill.
Dollar veran sch lagt. M it R ü ck sich t d arauf, daß die B au kosten noch durch ziem lich hohe Enteignungskosten erhöht werden, da eine E isen b ah n streckc von 22 km L än ge m it teuren K u n st
bauten im B ereich des Stau es liegt, w ar es erforderlich, besondere W irtschaftlichkeitsuntersuchungen vorzunehm en, um die B a u kosten innerhalb der gegebenen Grenzen zu halten. E s sind mehrere S tau m au e rty p e n un tersuch t worden. Die w irtsch aft
lich günstigsten w aren die G ew ölbestaum auer und die Gew ölbe
reihenmauer. U m die Vorzüge beider T yp en zu vereinigen und dadurch die W irtsch aftlich k eit e vtl. noch zu steigern, ist ein besonderer S ta u m au e rty p ausgearbeitet worden. D er neue T yp , dessen B ild die A b b . 1 zeigt, unterscheidet sich von einer Ge
wölbereihe dadurch, daß die Gewölbe hier eine doppelte K rü m mung h aben; sie sind also nich t als Tonnengewölbe, sondern als eine A rt K u p p el ausgeb ild et. Diese K u pp eln sind eiförm ig und stützen s ie fr a u f P feiler, die zur A ufnahm e der von der Schale kommenden A u flagerd rü ck e nach einer besonderen A rt ausge
bildet sind. Z u r besseren V orstellun g denke m an sich einen Abb. I
R ahm en, der aus zwei Pfeilern gebildet ist, die oben und unten durch je einen B ogen m iteinander verbunden sind. A u f den so ausgebildeten R ah m en stü tzt sich eine Schale, die die F o rm eines längs der Sym m etrieachse durchgeschnittenen E ie s h at. D er W asserdruck w irkt au f diese Schale, die den D ru ck a u f den gan zen U m fan g dieses R ah m en s ü berträgt. D ie Stau m au er ist im Grundriß, T alan sich t und Q uerschnitt in A bb. 2 w ieder
gegeben. Äußerlich unterscheidet sich dieser T y p von einer Gewölbereihe also erstens dadurch, daß die Gewölbe eine doppelte K rü m m u ng haben, und zweitens, daß diese Gewölbe bzw. Schalen allm ählich in die P feile r übergehen, so daß keine sichtbare K äm pferlinie vorhanden ist. W ie aus dem Querschnitt ersichtlich ist, ist die T angente der Sch ale am Fu nd am ent beinahe senkrecht. Die Schale w ird nach oben im m er flacher und schließlich endet sie horizontal, indem sie in die K ron en
brücke übergeht.
Zu dieser kom plizierten Fo rm führte die B estrebung, den Pfeilerab stan d m öglichst groß zu w ählen. M it dem A b stand der P feiler geht man bei Gewölbereihensperren b e kanntlich bis etw a 1 5 — 16 m.
D er P feilerabstan d h at näm lich eine obere Grenze, die durch die W irtsch aftlich keit des B au w erkes bedingt ist.
N ach Untersuchungen des V erfassers w ächst der au f x m M auerlänge bezogene Gewölbeinhalt mit zunehmen
dem P fcilcrabstan d , selbst wenn m an vo n dem durch die N eigung des Gewölbes verursachten veränderlichen W asserdruck absieht, während der P feilerabstan d a u f den P feile rin h alt im allgem einen keinen wesentlichen E influß a u szu ü b en verm ag. B e i der U ntersuchung dieser F rag e müssen w ir h auptsächlich drei statisch e W irkungen berücksichtigen, und zw ar 1 . den E in fluß eines gleichm äßigen W asserdrucks, der m it der W asser
tiefe linear zunim m t, 2. den E in flu ß eines zusätzlichen, durch die N eigung der Gewölbe veränderlichen W asserdruckes und 3. die G leitsicherheit der Pfeiler.
1 . D ie Bogenspannungen aus gleichm äßigem W asserdruck sind nach Untersuchungen des V erfassers vo n dem Z en tri
winkel und von der relativen B o gen stärk e = /B oa enstärke|
0 V Spann-weite I
abhängig. Die gü nstigsten Spannungen entstehen bei einem Zentriw inkel vo n 18 0 °, also bei H albkreisform . Is t nun eine gewisse zulässige B ean spru chun g gegeben, so kann die zu dieser B eanspruchun g gehörende B ogen stärk e bestim m t werden, wenn man den Zentriw inkel entsprechend w ählt. A n tieferen Stellen der Staum au er, wo der W asserdruck erheblich ist, w ählt m an — w ie erw äh nt — einen Zentriw inkel vo n 18 0 °, um eine m öglichst geringe B ogen stärk e zu erhalten. B e i G e
w ölbereihenm auern, wo die B ogenspannw eite k on stan t ist, bietet die richtige W ahl des Zentriw inkels sozusagen die einzige M öglichkeit, um die geringste W an d stärke zu erh alten. W ill man jedoch m it der H erabsetzu ng der W an d stärk e noch w eiter-
Bau 19 2 7. 33
386 K E LE N , D IE P R O JE K T IE R T E C0 O LID GE-STAUM AUER. D E R B A U IN G E N IE U R 1027 H E F T 22.
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gehen, so muß m an die Span n w eite ebenfalls berabsetzen, weil bei gegebenem Zentriw inkel zu einer gegebenen zulässigen Spannung e in e bestim m te r e l a t i v e B ogen stärk e gehört, also w ird d ie a b s o l u t e B o gen stärk e bei kleinerer Span nw eite geringer. D iese M aßnahm e ist bei einer Gew ölbereihenm auer von dem üblichen P feilerabstan d (etwa 1 2 — 16 m) im all
gem einen nicht erforderlich. B e i einem so großen Pfeilcr- ab stan d w ie im vorliegenden F a lle (etw a 55 m) und bei ent
sprechend großer M auerhöhe (etwa 75 rn) muß aber eine solche A usbildung doch in E rw ä gu n g gezogen werden. D as ist also die
M inim alstärkc der K ron e des Gew ölbes gegeben. U m diese nicht allzu groß werden zu lassen, wurden z. B , die Gewölbe der C ave C reek-Sperre in A rizona m it veränd erlich er Neigung ausgefü h rt d erart, daß die Gewölbe oben senkrecht sind und m it zunehm ender Tiefe im m er flach er werden. W ie au s den A bb. 2 und 3 h ervorgeht, erfolgte die A u sb ild u n g der Coolidge- Spcrre gerade um gekehrt. Die U rsache dieser A u sb ild u n g liegt darin, daß hier w en iger.d ie obere als die untere G ew ölbestärke beach tet w urde. D er Zw eck w ar, eine m öglichst geringe untere B ogen stärk c zu erhalten und deshalb m ußte der Einflu ß des
erste U rsache, w aru m im vorliegenden F a lle die S tau m au er m it nach untenhin abnehm ender B ogen span n w eite ausgebildet ist.
2. D ie Spannungen aus veränd erlich em W asserd ru ck sind um so größer, je flach er die N eigung des Gewölbes, je größer der Zentriw inkel, je klein er die re la tiv e B ogen stärk e und je größer der P feilerab stan d ist. D er veränderliche W asserdruck, welcher a ls ein z u s ä t z l i c h e r D ru ck in die B erech n u n g ein
gefü hrt w ird und zu dem gleichm äßigen W asserdruck zu addieren ist, is t bei konstanter w asserseitiger Pfeilerböschun g von der W assertiefe unabhängig. W ährend der gleichm äßige W asserd ru ck einen m öglichst großen Zen triw inkel erfordert, ist fü r den veränderlich en W asserd ruck ein kleinerer Z en tri
w inkel gü nstiger. A u s diesem G runde w äh lt m an den Zentri
w inkel im oberen T eile des Gewölbes, wo der veränderliche W asserdruck m aßgebend ist, kleiner, w ogegen im unteren Teile d as G ew ölbe in einen H alb k reis übergeht, da unten der gleich
m äßige W asserd ruck überw iegend ist. W enn m an d ie Quer
schnitte der C oolid ge-Stau m au er beobach tet, so sieht m an, daß ihr G ew ölbe eb en falls nach diesem Prinzip ausgebildet sind. D urch den veränd erlich en W asserd ru ck ist auch die
veränderlichen W asserdruckes unten so klein w ie m öglich ge
h alten w erden. D ie Spannungen au s veränd erlich em W asser
d ru ck sind im G egensatz m it dem gleichm äßigen W asser
d ruck von dem P feilerab stan d , d. h. von der Bogenspannw eite, abh än gig, und zw ar d erart, daß sie m it zunehm endem Pfeiler
abstan d w achsen. D a s w a r die zw eite U rsach e, w eshalb die B ogen span n w eite m it zunehm ender Tiefe kleiner gewählt w urde. E in e w eitere und vielleich t H au p tu rsach e der Aus
bildung d er Gew ölbe is t darin zu erblicken, daß m an die an und fü r sich günstige W irku n g des Gew ölbes dadurch steigern w ollte, daß m an nicht nur m it der üblichen Gewölbe
w irku n g von P feile r zu P feile r gerechnet h a t, sondern außerdem m it einer anderen B ogen w irku n g norm al zu dieser Richtung, indem d as Gewölbe vo m F u n d am en t bis zur M auerkrone eben
falls bogenförm ig ausgebild et ist. M it anderen W orten, hier hat m an es nich t m it einer zweidim ensionalen B ogen w irku n g, son
dern m it einer dreidim ensionalen K u p p elw irk u n g zu tu n. Da
durch erreicht m an, daß ein T eil des W asserd ruckes unm ittelbar au f d as F u n d a m en t ü bertragen w ird ; dagegen ist die L astü b er
tragu n g am oberen E n d e fü r den P feile r nicht gerade günstig.
A n sic h t v o n cler T a lsei tc. Q u e r s c h n itt.
G r u n d r iß .
DER B A Ü IN G E N IK Ü II
1927 H E F T 22. K ELE N , D IE P R O JE K T IE R T E C 00L1D G E-STA U M A DER. 387
3. D ie G leitsich erh eit der P feile r erfordert eine starke w asserseitige B öschun g, um eine m öglichst große W asserau flast auf die P feile r zu erh alten. B ei Gew ölbereihenm auern ist im a ll
gemeinen m it R ü ck sich t a u f die nötige G leitsich erh eit eine wasserseitige B ösch u n g von etw a 80% erforderlich. Außerdem ist eine gewisse Pfeilerb reite (im allgem einen gleich der 1 , 1 bis 1,3 fachen Höhe) erforderlich, um Zugspannungen an der W asser
seite zu verm eiden und eine günstige V erteilu ng der B od en pressung zu erzielen. Diese B ed in gu n g scheint bei der Coolidge- Sperre nicht erfüllt zu sein. In diesem Falle' kann also von be
sonderen, von den Gewölben unabhängigen Pfeilern nicht die Rede sein, sonst w äre die Stau m au er nicht glcitsicher, zum al die w asserseitige B ösch u n g der Gewölbe m it der Tiefe abnim m t, wodurch d ie^ W asserau flast noch geringer w ird. Tatsächlich wurden auch die P feile r nicht als unabhängige K ö rp er be
rechnet, sondern bei der U ntersuchung wurden die Gewölbe ebenfalls’ beigezogen. Die statisch e Berech nung der Stau m au er wurde nach einer N äherungsm ethode ausgeführt, indem mehrere zur w asserseitigen B öschu n g norm al stehende Sch nitte
Abb. 3. Querschnitt in der Feldmitte.
als beiderseits eingespannte B ögen berechnet wurden, während für die B erech n u n g der P feiler die S tau m au er als ein S ch w er
gewichtskörper, bestehend aus Pfeilern und rechts und links anschließenden G ew ölbeh älften au fgefaß t wurde.
N ach M einung des V erfassers ist diese N äherungsm ethode im vorliegenden F a lle nicht zulässig, insbesondere w as die Pfeileruntersuchung anbelan gt, und deshalb werden in dem fertigen B a u w e rk ganz andere Spannungsverhältnisse herrschen als diejenigen, die sich aus der obigen B erechnung ergeben.
Schon die einw andfreie B erech n un g einer einzigen senkrecht stehenden G ew ölbestaum auer veru rsach t rech t große Schw ierig
keiten. D iese Sch w ierigk eiten sind im vorliegenden F a lle noch viel größer, erstens, >veil die Gewölbe eine doppelte K rüm m ung haben, und zw eitens, w eil sie nicht vom P feiler unabh ängig be
rechnet w erden können, sondern als ein einheitlicher K örper unter der B ed ingung, daß die B elastu n g im unteren fe ile der Gewölbe u n m itte lb a r a u f d as Fun d am en t, im übrigen Teile durch V erm ittlu n g der P feiler an der U nterfläche derselben auf das Fu n d am en t ü bertragen wird.
Die A ußenfläche der Sch ale ist eine R o tation sfläch e. Die Urehachse ist in den Q uerschnitt der A b b . 3 eingezeichnet.
Bie Innenfläche ergab sich daraus, daß das Gewölbe in jed em
S ch n itt die statisch erforderliche S tä rk e erh ielt. D abei ist der obere T eil an der K ron e und der untere T eil am Fu ß der inneren Fläch e als sphärische K u p p el ausgebildet. D ie S ta u m auer besteht, wie aus A b b. 2 ersichtlich ist, aus drei gleichen Gewölben. Die zwei äußeren P feiler sind vo n den T alw änd en selbst gebildet. D ie größte H öhe der S tau m au er über G rü n
dungssohle b eträg t 76 m und die freie H öhe über Talsohle 67 m.
Die Stau m auer w ird also höher sein als die T irso-T alsp erre, die bis je tz t die größte H öhe von allen au fgelösten S tau m au ern hat. Die M auerlänge an der T alsoh le b eträg t 90 m und an der K rone 180 m, die Ü berfälle nicht m itgerechnet. D ie B re ite der Ü berfälle b eträgt je 50,60 m. Die gesam te B re ite des Dammes von V orderkante Gewölbe bis zum talseitigen Fuß der Sohle b eträgt 67 m, der Pfeilerabstan d, wie erw ähnt, 55 m. D ie t a l seitige P feilerstärke ändert sich von 7,30 m. oben bis 18 ,3 0 m unten. Die lichte S p an n w eite der Gewölbe änd ert sich vo n 2 1,4 0 m am Fu n d am en t bis zu 45,80 m in der H öhe, wo die K ronenbrücke sich an die P feiler anschließt.
B e i der statischen B erechnung der Stau m au er w urde eine Tem peraturschw anku ng von 3 9 0 C, m it der Tiefe abnehm end bis zu einem Tem peraturunterschied von 16 ,7 ° C am F u n d a ment, angenom m en. N ach der statisch en B erechnung beträgt die größte Spannung im Gewölbe 4 1 kg/cm 2 D ru ckspannung einschließlich T em p eratu r und Schw indspannungen, ohne R ü c k sicht au f die Eisenbew ehrung. Die Spannung ohne T em p eratur
änderung wurde au f 35 kg/cm 2 und aus W asserdruck allein zu 26,4 kg/cm 2 erm ittelt, während die größte N orm alspannung aus W asserdruck ohne Berücksich tigu ng der starren E in spannun g 26 kg/cm 2 betragen soll. N ach dieser B erechnung sollte also die E insp an nu ng eine zusätzliche D ruckspannung von 0,4 kg/cm 2, also von nur 1 % % verursachen, w as allerdings sehr unwahrscheinlich ist. D er B erich t beh aup tet w eiter, daß in den Gewölben bei vollem Becken nur ganz geringe Zugspannun
gen au ftreten. Sie sollen nur bei leerem Becken aus T em peraturänderung bedeu
tend werden und sollen dann im M axim um etw a 10 kg/cm 2 betragen. M it R ü cksich t a u f die so erm ittelte Zugspannung wurden die Gewölbe m it Eiseneinlagen bewehrt. Die G leitzahl w urde zu 0,73 erm ittelt, ohne B e rücksichtigu ng eines Sohlenw asscrdruckes.
Die Sicherheit gegen U m kippen b eträg t 3,82.
In der T abelle au f Seite 388 sind die K äm pferspannu ngen aus den verschiedenen W irkungen zusam m engestellt. B e i der B e rechnung w urde dieselbe A nnahm egem acht, die dem P ro je k t zugru ndegelegtw ordensind.
D ie Berech nung erfolgte m it H ilfe der B e rechnungstafeln des V e rfa sse rs*).
A us dieser T abelle geht hervor, daß die größten Spannungen bei V oraussetzung einer starren E insp an nu ng im Sch n itt E bzw. B der A b b. 3 au ftreten . D ie größte D ruckspannung b e träg t im S ch n itt E 73 kg/cm 2 und die größte Zugspannung im S ch n itt B 36 kg/cm 2, ohne B erü cksich tigun g der E isen b ew eh rung. Die einzelnen W irkungen sind getrennt berücksich tigt, um den E in flu ß der verschiedenen W irkungen au f die S p a n nungen zu zeigen. D arau s sieht m an, daß in den oberen Sch nitten der veränderliche W asserdruck den größten E in fluß au f die Spannungen h at. Diese Span n u n g b eträg t näm lich im Sch n itt B 4 7,3 kg/cm 2 D ru ckspann un g bzw. 40 kg/cm 2 Zu g
spannung. In den tieferen Sch nitten ist dagegen der gleich
m äßige W asserdruck m aßgebend. Diese Spannu ng b e träg t im S ch n itt E an d crT a lseite 53,4 kg/cm 2. D as Schw inden wurde, wie bei dem P ro je k t, entsprechend einer Tem p eratu rab n ah m e von 5 0 C berücksichtigt, w as wohl auch zu lässig ist, vorausgesetzt, daß die Stau m au er während des A bbindens des B eton s dauernd feucht gehalten w ird.
Die Gründungsfläche erh ält eine entsprechende V erzahnung, um die G leitsicherheit zu erhöhen. D er G ründungsplan ist in
*) „Die Staumauern". Berlin 1926, Verlag Julius Springer.
3 3 *
3 8 8 K E LEN , D IE P R O JE K T IE R T E CO O LID GE-STA UMA U ER.
T a b e l l e d e r S p a n n u n g e n in t/m 2.
D E R B A U IN G E N IE U R 1927 H E F T 22.
Zeichen Querschnitt
Zeichenerklärung
B C D E
a 54.°° 66,7° 74. i ° 76,7° Halber Zentriwinkel
1 22,5 24.6 23.7 19,6 Halbe theor. Spannweite in Meter
n 1,40 3.14 4A7 4,82 Bogenstärke in Meter
V 0,0622 0,1277 0,176 0,246 Relative Bogenstärke: v = y
h 5,42 iS, 30 44.30 65,10 Tiefe des Scheitels unter Stauziel: 770 -f N. N.
cos 1|>W 0,809 o,6S8 o,574 o.375 Böschung des Gewölbescheitels
T 0 . 37.4 33.5 25.6 19.3 Gesamttemperaturschwankung in ° C.
- f t « 18,7 16,7 12,8 9.6 Temperaturerhöhung in 0 C.
— 1 ° — 23,7 — 21,7 — 17.8 — 14,6 Temperaturabnahme -f Schwinden in 0 C.
«w tal 149.2 253 448 534
| Kämpferspannungen aus gleichm. Wasserdruck
0w W assel 72.1 78,8 115 65,1
°w, tal • 473 177.5 109 38,2
j Kämpferspannungen aus verändert Wasserdruck
w, wasser — 400 — x45 — S3 — 25,7
° S ta l — 43.7 8,1 6,5 14.1
l Kämpferspannungen aus Eigengewicht.
g w asser 144
+ 13 1
114 + 174
91.5 + 147
38,9 + 142
J
0t tal — 166 — 226 — 205 — 216
1 Kämpferspannungen aus Temperatur und Schwinden
+ 140 -f 1S0 + 152 + 147
0 t wasser — 178 — 235 — 212 — 224
1
° + t tal 718.5 618,6 715.5 733,3
ttal 400,5 203,6 351.5 362,3 Gesamtspannungen: + t = bei Temperaturzunahme,
0 + t-w a s s e r — 43.9 227,8 275.5 225,3 — t = bei Temperaturabnahme und Schwinden
0 —t w asse r — 361.9 — 187,2 — 88,5 — 145.7
° m a x 718,5 618,6 715.5 733.3
]• Maximalspannungen
0min — 361,9 — 187,2 — 88,5 — 145.7 )
N. B. Obige
wurden. SchwindenWerte sind - - 5° C.
auf Grund derselben Temperaturannahmen ermittelt worden, die den Projektberechnungen zugrunde gelegt
A b b . 4- d argestellt. M an h a t um fangreiche Probebohrungen gem acht, um die geologische B esch affen h eit des U ntergrundes ein w an d frei fcstzu stellen. E in geologisches P ro fil zeigt A b b . 5.
Z u r E n tw ässe ru n g der Stau m au erfun d am en te sind zahlreiche E n tw ässeru n gsro h re geplant. D ies sind sen krechte B o h r
löcher in zwei R eih en angeordnet, deren Tiefe unter G rü ndu n gs
sohle 6 ,10 m b e träg t (A bb. 6). Z u r E n tw ässeru n g der T a l
wände dienen ebensolche B oh rlöch er, die norm al zu den T a l
w änden stehen, außerdem w agerechtc E n tw ässeru ngsroh re (R o h r a der A b b . 4). D iese R o h re m ünden in den R e visio n s
stollen c, dessen E in g än ge sich bei b befinden (A bb. 4, A bb. 7).
Z u r E rh öh u n g der G leitsich erh eit sind die P feile r m it V erankerungseisen f versehen. D ie Gew ölbe sind in beiden R ich tu n gen s ta rk bew ehrt. D ie W asserseite der P feile r ist eben falls m it einer starken, zu K äm p ferlin ie p arallel laufenden B ew eh ru n g versehen, um d ie w asserseitigen H au p tzu gsp an nungen aufzunehm en. D ie Eisen ein lagen d er Gewölbe sind in A b b . 3 schem atisch angegeben.
A u s dieser A bbildung, in w elcher auch der P feile r ein
gezeichnet ist, geht hervor, daß in den P feilern schräge F u g en geplan t sind, die m it der T a lseite der P feile r a n nähernd p arallel laufen. E in S ch n itt durch diese Fu gen (X X ) ist in der A b b ild u n g ebenfalls wiedergegeben. A nschei
nend sollten diese F u g en A rbeitsfu gen sein. D a nun nach der Zeichnung b eab sich tigt ist, die äußeren T eile der Fu g en (s. S ch n itt X — X ) m it T eer anzustreichen, so w ürden diese F u g e n auch im endgültigen Z u stan d als Trennun gsfugen w irk en ; eine solche A u sb ild u n g erscheint jed och nach A nsich t des V erfassers nicht begründet. W enn die F u g en nur A rb eits
fugen sind, dann m üssen sie auch anders verlau fen und den
T rajek to rien angepaß t werden. F ü r endgültige T rennungsfugen sind sie dagegen d irek t schädlich, w eil dadurch die P feile r ihre H om ogenität verlieren. In einem H orizontalsch nitt, der durch diese Fu g en gefü hrt wird, erscheint der P feilerq u ersch n itt aus drei Teilen zusam m engesetzt, so daß die A nnahm e einer linearen S p an n u n gsverteilu n g längs eines H orizontalschnittes, die der B erech n u n g zugru ndegelegt w urde, nicht z u trifft.
M an b eabsichtigt, die Gew ölbe in einer B etonm ischung von 1 : 2 1 4 : 2 und die P feile r in d er M ischung 1 : 2 % ■ 5 : 2 14 au szu fü h len , entsprechend einer zu erw artenden B eton d ru ck festigk eit vo n 17 5 bis 2 10 kg/cm 2. M it R ü c k sich t darauf,
Sand- und K i e s a u s h u b ... 20 000 ms F elsau sh u b in trockener B au g ru b e ober
halb der K o te 704 - f N . N ... 15 0 000 F elsau sh u b m it W asserh altu n g u nterhalb
704 f N . N ... 10 000
,,
G esam tfundam entaush ub 18 0 000 m 3 B eto n fü r die P f e i l e r ... 63 500 m3 B eto n fü r die G e w ö lb e ... 56 000 B eto n fü r die Ü berfälle und für den Ü ber
la u fk a n a l ... 10 300
,,
B eto n fü r die K ronenbrücke, Straß en usw. 7900 B eto n fü r den E n t n a h m e t u r m ... 1 760 B eto n fü r das K r a f t h a u s ... 5 500
,,
B eto n fü r V erkleidungen und A n striche 1 15 0
,,
G esam tbetonm enge rd. 146 000 m 3 B e w e h r u n g s e is e n ... 2 250 t
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daß die S ta u m au e r verh ältnism äß ig m assiv ausgebildet wird, wird der E in h eitsp reis fü r die Schalung verh ältn ism äß ig niedrig sein. D ie erforderlichen Massen gehen aus vo rsteh en d er Z u sam m enstellung h ervor.
Zum V ergleich sind m ehrere P ro je k te ausgearbeitet worden, um zu der w irtsch aftlich sten L ösu n g zu kom m en. Die
Gewölbereihe in W ettbew erb treten, die nur um 2 % teurer kom m t, und da diese 2 % auß erhalb der G enauigkeitsgrenze einer K ostenberechnu ng liegen, so kann m an sagen, daß diese Stau m au er ebensoviel kosten w ürde. D ie K u p p e l
reihe wurde gew ählt, w eil sie etwras m assiver ist und dadurch das Gefühl einer größeren Stan d sich erh eit erw eckt.
B o h rlo ch
Abb. 6. Steigrohr zur Sohlenentwässerung (Löcher d der Abb. 4),
a zr E n tw ä s s e r u n g s r o h r 0 7 1/! cm in 3 m A b s ta n d (S am m ler), b — E in g a n g z u d e n E n tw ä s s e ru n g s s to lle n ,
c = E n tw ä s s e ru n g s s to lle n .
d rr B o h rlö c h e r 6 ,10 m tie f u n te r G rö n d u n g sso h le , in 3 m A b s ta n d .
e = E in g a n g z u d e n T u r b in e n k a m m e r n u n d L ü f tu n g f ü r d ie G e n e ra to re n .
f == V e ra n k e ru n g s e ise n 0 4 5 m m in 1,5 5 m A b sta n d , 6 12 S tü c k fü r je d e n P feiler.
g = E n tw ä s s e r u n g s r o h r 0 7 V2 cm in 3 m A b sta n d .
Abb. 4. Gründungsplan.
Abb. 7. Schnitte durch den Entwässerungsstollen (Stollen c der Abb. 4).
V ergleichsw erte der M assen und K osten sind für verschiedene Talsperrentypen in nebenstehender Zusam m enstellung w ieder
gegeben.
D ie h ier angegebenen W erte sind Vergleichsw erte, die die Massen bzw . K o sten eines S ta u m au e rty p s im V erh ältn is zu der
T y p blassen K o sten
K ie s s c h ü tt u n g ... — 135 G e w ö lb e m au er... 16 1 1 1 2 B ogenförm ige G ew ichtsm auer ohne
S o h le n w a s s e rd ru c k ... 192 12 0 Bogenförm ige G ew ichtsm auer m it 50 %
S o h le n w a sse rd ru c k ... 233 1 4 1 G e w ö lb e r e ih e ... 67 102 K u p p e lr e ih e ... 100 100
Q u a r z i t -
Abb. 5. Geologisches Profil (Schnitt A—A der Abb. 4)-
auszuführenden S tau m au er angeben, w obei die M assen und Kosten dieser S ta u m au e r (Kuppelreihe) als roo angenom m en wurden. A u s dieser Zusam m enstellung geh t h ervor, daß die geringste M asse eine Gew ölbereihenm auer besitzt, die nur zwei D rittel der M asse der auszuführenden S tau m au er enthält.
Was die K o ste n anbelan gt, so ist nach der K ostenberechnu ng die K uppelreihe am billigsten und m it ihr könnte allein die
D ie P ro jekte, deren U rh eber der S ta a tsin g . S. R . O l b e r g , L o s Angeles, ist, wurden am 8. M ai 19 26 von der Behörde endgültig genehm igt. D ie B au ausschreibu ng erfolgt im O ktober und d as B au w erk wurde am 2. D ezem ber v . J . a u f G rund eines A ngebotspreises von 2 2 6 8 5 2 5 D o llar vergeben.
M it R ü cksich t a u f die N eu artig k e it dieser S tau m au er ist es zu erw arten, daß d as P ro je k t im L a u fe d er A usfüh ru ng noch m ehrere Ä nderungen erfahren w ird . Ü b er diese Ä nd e
rungen, w ie über den F o rtsc h ritt des B au es, werde ich in dieser Zeitsch rift von Z eit zu Z eit berichten.
lülliSUülIi!'.
lüllÜSIUül JülliSüllill iüillWlilür i!'!!!M!iiKf JülliSKiliü1!
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« M W , li!il!äS!ll!t lülliMiliif lüuünüiüii’
lüiliMinüi:
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« S » iüiülnünüi1
■lünisüiiiis:
« I M !«
3 9 0 K O M M E R E L L I R E IN , W E T T B E W E R B UM E N T W Ü R FE FÜ R E IN E F E S T E ST R A S S E N B R Ü C K E .
Abb. 124. „Weltstadt14. E ntwurf III.Gesamtübersicht.
K O M M E R E L L i R E IN , W E T T B E W E R B UM E N T W Ü R F E F Ü R E I N E F E S T E S T R A S S E N B R Ü C K E . 391
Schmt/ES
Schnitt Et
Öffnungen durch H än ge
stangen m it dem V e r
steifungsträger verbunden werden. Um den P latz fü r das Ufergleis zu gewinnen, ist der rechtsrheinische Pylon enpfeiler 7.5 ni h inter die F lu c h t der vorgeschobenen W erftm auer gerückt.
Allen drei E n tw ü rfen gem einsam ist die n achstellbare V eran k e
rung der H au p tk ab el im W iderlager, w elche stets zugänglich hleiben soll. D er A bstan d der H au p tträger b eträgt 26,4 m.
Rechtsrheinisch schließt sich die 15 m w eite E isenbeton über
brü ckun g-d er M ülheim er F reih e it an. Linksrheinisch über
knicken bei E n tw u rf I sieben Ö ffnungen m it eisernen G erber
kalken von 3 1 m Stü tzw eite das Flutgelän d e, bei E n tw u rf I I
Abb. 126. „Weltstadt“ . Entwurf I. Kabelquerschnitt und Ilängestäbe.
H au p tkabel sind zu einem sechseckigen Q uerschnitt zusam m en- gefaßt, und zw ar sind bei E n tw u rf I (Abb. 126) 44 Einzel-
*>) Hier wie auch in Abb. 23 sind auf den Pylonenköpfen be
sondere Spitzen, welche die Übcrsichtsplänc Abb. 122, 123 u. 124 nicht aufweisen, erkennbar. Diese Aufsätze sind, wie die Verfasser mitteilcn, von dem künstlerischen Mitarbeiter hinzugefügt worden, wohl mit der Absicht, diese Punkte noch besonders zu betonen. Wie die Übersichtspläne erkennen lassen, gewinnen aber die Entwürfe nur durch die Beseitigung dieser entbehrlichen Schmuckform, zumal sie in dieser vereinfachten Gestaltung dem einleitend gegebenen Grundgedanken der Verfasser besser entsprechen dürften.
K O M M E R E L L I R E IN , W E T T B E W E R B UM EN T W Ü R FE FÜ R E IN E F E S T E S T R A S S E N B R Ü C K E
0001
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iU27^HEFT*22^ KOMMERELL I REIN, W E T T B E W E R B UM ENT WÜRFE FÜR EINE FESTE STRASSENBRÜCKE. 393
stränge vo n je 10 5 mm 0 vorgesehen. Zum Schutz gegen W itte
rungseinflüsse w erden die Zw ischenräum e der K a b e l an der Außenseite m it A sp h a lt verstrichen, das Ganze m it asph altierter Leinw and u m hüllt und m it einem sechseckigen B lech m antel umgeben, welcher den üblichen Schutzanstrich gegen W itte rungseinflüsse erh ält. D er D urchhang in B rü cken m itte beträgt Vi* der Span n w eite. D er Anschluß der T ra g k a b cl an die V er
steifu n gsträger in B rü cken m itte ist aus A b b . 12 7 zu ersehen.
Das fertige K a b e l wird zur E rh öh u ng der Sicherheit gegen Abgleiten der K abelschellen m aschinell zusam m engepreßt.
Außerdem sind an den Pylon enköp fen und den benachbarten Schellen zwischen die einzelnen K a b e l lanzettenförm ige K eile zur künstlichen V erd ickung eingelegt. D ie das K a b e l zusam m enhaltendenSchel-
len dienen gleichzeitig zur B efestig u n g der in 14 m A b stan d angeordn e
ten H ängestan gen , welche aus je zwei durch S p a n n schlösser nachstellbaren R un d stäben bestehen. D er K räfteau sgleich in den beiden H än gestan gen e r
folgt über einem u n m ittel
bar unter der K abelschelle angeordneten W agebalken (vgl. A b b . 126).
D er vollw andige V e r
steifu n gsträger w eist bei E n tw u rf 1 4 m S te h blechhöhe (V70). bei E n t wurf I I I — trotz der großen Stü tzw eite — nur 4,40 m Stehblechhöhe (also etw a V74) au f. B e i den En tw ü rfen I und I I I liegt die O berkante der 1 , 1 m breiten V ersteifu n g s
träger r , i m über der F u ß w egoberkante (Abb. 128).
Aus statisch en w ie schön- hcitlichen G ründen ist hier, w ie bereits erw ähnt, in den Seitenöffnungen auf eine V erbind ung m it den R ü ck h a ltk a b e ln v e r
zichtet und d er an der an der D urchhangsstellc durch die Pylone leich t erhöhte V ersteifu n gsträger der M ittelöffnung ein Feld nach der Seitenöffnu ng ausgekragt. D er fach w erkartige V ersteifu n gsträger des E n tw u rfes I I ist 6,5 m hoch (V52) und liegt m it seiner O berkante etw a 3 m über den Fußwegen.
Durch die S ch räg stäb c w ird der A u sb lick hier etw as besch rän kt;
andererseits is t a b er der Q uerverkehr nach dem zweiten Ausbau gesich ert. D ie A u flageru n g des V ersteifu ngsträgers zwischen den P ylon en ist aus A bb. 12 9 u. 13 0 zu ersehen.
Die A usbild u ng d er F a h rb ah n geht aus A b b . 1 3 1 hervor.
Sie entsp rich t genau den Ausschreibungsbedingungen.
Die A u sbild u n g d er vollw andigen Pylon e m it den halb- kugelförm igen L a g e rn is t au s den A bbildungen 128, 12 9 u. 13 0 zu ersehen. E in oberer Q uerriegel m it parallelen Gurten verbindet die P ylon en stiele etw as unterhalb der K ab elsättel in einfachster und ansprechender F o rm .
Die den K a b e lz u g aufnehm enden Verankerungsw iderlager erhalten seh r große A bm essungen. So b e träg t die G rundfläche des linksrheinischen W iderlagers bei E n tw u rf I 23 X 53,4 m.
Außerdem sind diese W iderlager noch durch zwei unter der Flußsohle liegende B etond ru ckkörp er von 6 x 6 m Quer
schnitt a u f der linken R h ein scite und 4 X 10 m Q uerschnitt auf der rechten R h ein seite m it den H auptpylonenpfeilern v e r
bunden, um auch deren Gew icht m it zur A ufnahm e der K a b e l
züge heranziehen zu können.
An der U m lcnkstellc der K a b e l ü berträgt ein Eisenbeton - lagcrstiick die K rä fte a u f den Sch aft, der durch Z u g an ker m it dem anschließenden V erankeru ngsblock verbun den ist.
(Abb. 13 2 ). E iserne, fach w e rk artig ausgebildete B ö cke v e r
teilen die Z u g kräfte der V erankeru ngsträger, an welche die Einzelstränge durch je zwei h yd raulische Pressen sowie K eile und Paß stücke nachstellbar angeschlosscn sind, a u f den sic umgebenden Beton block. Die fü r E n tw u rf I erforderlichen 352, fü r E n tw u rf I I und I I I 488 Pressen einschließlich der Pum panlage sollen stän d ig in einer der beiden V eran keru n gs
kam m ern verbleiben. D ie Pum pen können durch V erbind ungs
stollen vo n einer K am m er zur ändern gebrach t werden. E in e besondere A bdich tun g dieser K am m ern ist nicht vorgesehen, da
; 71 ;
1 . : : i i r -4 4- ! 4 - LT i l - I" • :j 1 i
Abb. 129. „Weltstadt“ . Entwurf I. Pylonenfuß mit Versteifungsträger.
etw aiges Sickerw asser m ittels einer selb sttätig anspringenden P um pe entfernt wird.
D er A u fstellu ngsvorgang der großen Ü berbauten ist fo l
genderm aßen vorgeschlagen (Abb. 13 3 ). N ach dem E in b au der seitlichen Ü berbauten au f festen G erüsten sowie der landein
w ärts abgestützten P ylon e können die E in zelsträn ge m ittels einer über die Pylon enköpfe laufenden Seilbahn unrl einem H ilfssteg au fgeb rach t w erden (Abb. 134 ). Die K a b e l werden in einer am U fer zu errichtenden W erksanlage in ih rer ganzen L än ge fertig ve rse ilt und bis zu einem D rittel der B ru ch last, d. h. bis zu der w irklich auftretenden Gebrauchsspannung, gereckt. N ach dem Verlegen säm tlicher Strän g e und E rteilu n g der jew eils erforderlichen V orspann ung m it H ilfe der V e r
ankerungspressen erfolgt das Zusam m enpressen und A u f
bringen der K abelschellen sowie der U m m antelung und des Schutzanstriches. D er V ersteifu n gsträger der M ittelöffnung soll nicht durch A nhängen an die H au p tk a b e l vo rgestreck t, sondern bis zur frei zu haltenden Sch iffah rtsöffn u n g au f festen Rüstun gen au fgelegt werden. D ie m ittleren T eile über der D u rchfahrtsöffnung w erden in ganzer L än ge a u f besonderen R üstu n gen am U fer zusam m engebaut und in einer kurzen V e r
kehrspause m ittels P rähm en eingefahren. D ie T ra g fä h ig k eit dieser m ittleren Teile is t fü r die S tützw eite vo n etw a 10 0 m über der Sch iffah rtsöffnun g völlig ausreichend. D ie V e rfa sse r wollen durch dieses V erfahren die bei der am erikanischen K a b e l-
D E R ik 7 Uh e f t I22KUR K O M M E R E L L I R EIN , W ET T B EW E R B UM EN T W Ü R FE FÜ R E IN E F E S T E ST R A S S E N B R Ü C K E . 3 9 5
brücke in P h ilad elp h ia en tstan denen S ch w ierigk eite n 12) beim Zusam m ennicten d er Stöße' des V ersteifun gsträgers infolge der großen örtlichen D urchbiegungen verm eiden und h alten ihr V e r
fahren auch fü r w irtsch aftlich er.
Ein Schrägstellen der P ylon e nach der W asserseite du rch N achlassen der K a b e l m it H ilfe der verstell- barenV erankerung erm öglicht dan n ohne. Sch w ierigk eiten den E in b au der H än gestan gen . D urch A n ziehen der V erankerungen kann die D urchbiegung sow eit verm in
dert werden, daß d as gesam te Eigengew ich t der V ersteifu n gs
träger m it d er F a h rb a h n von den H aup tk abeln aufgenom m en wird, und die noch offenen Stöße der V ersteifu ngsträger vern ietet werden können. E s ist m ithin m öglich, durch A n p assu n g des D urchhanges die G esam tdurchbiegungen infolge der aufgebrach ten G ew ichte genau auszugleichen. B e i einem Stich von entsp rich t i cm K abellän - genänderung 2 ,2 5 cm D urch h an gs
veränderung. Die Pressen in den V erankerungsschächten haben dem gegenüber einen G esam th u b von 0,7 m.
D ie G ründung der P ylon en pfeiler erfolgt a u f E isen b eton sen kkasten vo n 1 6 x 5 0 m a u f dem linken und 18 ,7 x 52 m G ru n d fläche au f dem rechten U fer. D ie zu den V erankcrungsw iderlagern führenden B au g ru b en der D ru ck körper sollen abschnittsw eise zwischen eisernen Spundwänden m ittels G reifer unter W asser au s
gehoben und der B eton im N aß sch ü ttverfah ren eingebracht w er
den. D ie Spundw ände m üssen in Höhe der Flußsohle abgeschnitten werden. D ie V eran k eru n gsw id er
lager (Abb. 135) schließlich ruhen auf je zwei in 1 m A bstan d an geordneten Eisen beton sen kkästen .
Zur E rh öh un g ihres Eigen gew ich tes ist der F ü llbeto n des oberen Senkkastenteiles m it B asa ltsch o tte r h ergestellt. A u f dem rech ts
rheinischen U fer bilden die Sen kkästen gleichzeitig die U nter
stützung fü r den Eisenbetonbogen der M ülheim cr Freiheit.
Das A bsenken soll, falls erforderlich, von A nschüttungen zwischen eisernen Spundw änden aus erfolgen. D ie \ orland- pfeiler w erden unter W asserh altun g z. T . zwischen eisernen Spundw änden, zum ändern T eil in offener B augrub e aus
geführt. Gegen A uskolkungen sind überall Steinschüttungen vorgesehen.
D ie statisch e B erechnung ist, wie einleitend bereits be
merkt, besonders beach tensw ert und nach der vo n Melan zuerst aufgestellten, von den A m erikanern bei ihren Großbrücken weiter ausgebildetcn, sogen. Verform ungsm ethode durchgeführt.
Diese beruht a u f der bekannten Tatsach e, daß bei großen Kabelhängebrücken die Längenänderungen der T rag k ab el für jeden B ela stu n g sfa ll ein verschieden verform tes H au p tsystcm erzeugen. D ie ursprüngliche P arabelform des K a b e ls v e r
w and elt.sich in verschiedene A rten von K ettenlinien, so daß
L ä n g s s c h n i / f
M M iE Z Z
JS fM . Schnif/A -A
n) Vgl. „Z . D. V. D. I ." , Band 71 (Jg. 1927) Seite 422.
Abb. 135. „Weltstadt“ . Linksrheinische Verankerungswiderlager.
die übliche, a u f der E lastizitätsth eorie beruhende B erech nungs
m ethode m it A usw ertun g von E influß linien nicht ohne w eiteres m ehr anw endbar ist. D urch A usnutzung d er eingetretenen Verform ungen, vo r allem der -Stichvergrößerung, lassen sich erhebliche B au stoffersp arn isse erzielen, über deren absolute Größe jedoch noch verschiedenerlei M einungen bestehen. Die D urchbiegungen infolge V crkeh rslast sind bei den E n tw ü rfen I und I I zu 62 cm, bei E n tw u rf I I I zu 75 cm errechnet. B ei Tem peraturerhöhung a u f 4 5 0 ergibt sich bei E n tw u rf I 40 cm, bei den E n tw ü rfen I I und I I I 42 cm D urchbiegung. Trotzdem ist nur eine Ü berhöhung der F a h rb a h n von 10 cm vorgesehen m it der B egründung, daß die der D urchbiegungsberechnung zugrunde gelegte H öch stlast außerordentlich selten Vorkommen w ird. D ie V erfasser sind d er A nsich t, daß trotz der geringen V ersteifungsträgerhöhen die D urchbiegungen infolge d er straffem R ü ck h altk ab el nur kleine W erte annehm en und auch keine für den V erkehr über die B rü c k e und das B au w erk selbst u nange
nehmen Schwingungserscheinungen zur Folge haben. Die größte Querneigung bei einseitiger B elastu n g w ird bei den E n t würfen I und I I etw a 1 : 69, bei E n tw u rf I I I etw a x : 57,5.
Die E lastizitätszah l der K a b e l ist m it 1 800 000 kg/cm 3 in die
3 9 6 SIM O NS, D ER H O CH W ASSERSCH U TZ D ER ST A D T LEN IN G R A D (S T .-P E T E R SB U R G ).
R ech nu n g eingeführt. D ie nachzuweisende B ru c h la st jed es E in zelstran ges wurde m it io o o t festgelegt.
D urch die erw äh n te V erbindung der V erankcru ngs- w iderlager m it den Pylon enp feilern w ird erreicht, daß die wage- rech te S eite n k raft der K a b e l m it einer R eibu n gszah l von rd. 0,3 vom B au g ru n d aufgenom m en w ird . Die größtzulässige B o d en pressung von 5 kg/cm 2 w ird dabei nicht übersch ritten. Die V erfasser weisen schließlich noch a u f eine M öglichkeit der B a u stoffersparn is beim . E n tw u rf I I hin. D a der V ersteifu n gsträger nicht als H au p ttragg lied der B rü c k e anzusprechen ist, sollte die B erü ck sich tigu n g der W echselw irkung von K rä fte n nicht so w e it gehen, w ie sie in den V orschriften allgem ein ve rla n gt ist.
A u f eine ähnliche A nregung ist bereits bei der B esprech u ng des E n tw u rfes „F r e ie r S tro m “ hingewiesen.
D E R B A U IN G E N IE U R 1027 H E F T 22.
F ü r die V ersteifu n gsträger is t b ei E n tw u rf I I I nur Silizium stah l, bei den beiden anderen E n tw ü rfen S t 48 als B a u sto ff vorgeschlagen. W ie aus T a fe l V hervorgeht, w ird d er E n tw u rf I I rd. 14 ,5 v . H ., der E n tw u rf I I I rd. 16 v . H . teurer als der E n tw u rf I.
D as P reisgerich t h at den E n tw u rf I I I in engere W ah l gezogen, d abei aber die s tra ff gespannten R ü c k h a ltk a b e l der Seitenöffnung als ästhetischen N ach teil gew ertet. D ieser N ach teil d ü rfte aber u. E r. durch das w eniger sta rk e Einschneiden in d as M ülheim er S tad tb ild w enigstens zum T eil w ieder a u f
gehoben w erden. — In sg esam t d ü rfte es den V erfassern gelungen sein, m it den drei besprochenen E n tw ü rfen Lösungen vo rz u schlagen, die als großzügige Ingenieu rbau w erke k lar und au s
d ru ck svoll in E rsch ein un g treten. (Fo rtsetzu n g folgt.)
DER H O C H W A SSER SC H U T Z DER STA D T LEN IN G RA D (ST .-P ET E R SBU R G ).
Dipl. Ing. Hanns Simons, Leningrad (Rußland).
D er unerm eßliche Schaden der Überschw em m ung, die im H erb st 19 24 die S ta d t L en ingrad (das frühere S t.-P e te rs
burg) heim suchte, h a t von neuem alle jen e B estrebun gen v e r
stä rk t, die seit G ründung d er S ta d t (1703) alle v e ra n tw o rt
lichen Stellen und unzählige In gen ieu re erfüllten und die dahin trachten, einen w irksam en Schutz der S ta d t gegen die häufigen, oft verh ältn ism äß ig kleinen, oft aber katastro ph alen Ü b er
schwem m ungen zu sichern.
D ie (weiter unten angeführten) eigentüm lichen m eteoro
logischen und hydrologischen V erhältnisse der N ew a-M ündung, au f deren D elta-In seln und U fern die S ta d t liegt (s. A b b. 1) haben fa s t in jedem Ja h re Erh öh u ngen des W asserspiegels über den N orm alw asserstan d zur Fo lge. Diese E rhöhungen b e
tragen in der R egel einige F u ß (gleich 0,305 m), w obei aber im m erhin in dem Zeitraum von 17 0 3 — 19 26 die E rh öh u n g in 16 3 F ä lle n m ehr als 5 Fu ß betrugen (i. M. also alle 1 / , Ja h re ).
W elche T eile der S ta d t dabei schon überschw em m t werden, zeict die K a rte A bb. 1 XL Die S ta tistik w eist ferner fü r die 223 Ja h re d e sS ta d t- bestehens a u f: 35 Ü berschw em m un
gen m it einer Über
schwem m ungshöhe von 6— 7 Fu ß über norm al, 22 F ä lle m it 7— 8 Fuß , 13 F ä lle m it m ehr als 8 Fuß . D ie bedeu
tendsten, registrier
ten H ochw asser wa
ren 18 2 4 ( m i t i 3 '6 "
= 4 ,12 m ), 17 7 7 m it 3,22 und 19 24 m it 3,79 m. Je d e s grö
ßere H ochw asser h a t selb stverstän d lich bei der nie deren L a g e der H äuser, K eller, Lagerräu m e bedeutende Sachschäden zur Folge, die K atastroph en-H och w ässer bedingen — nam entlich in früheren Jah rh u n d erten bei m angelnder O rganisation — außerdem noch zahlreiche V erluste an M enschenleben. A us diesen wenigen A ngaben fo lg t schon die B e d e u tu n g ,’ die ein dauernder, w irksam er H ochw asserschutz fü r die S ta d t besitzt.
■Wenn m an nicht annim m t, daß L en ingrad ü b erh au p t zum T ode ve ru rte ilt is t — ein Gedanke, der 19 20 vielleich t m öglich w ar, aber nicht m ehr heute — so ergibt sich ein solcher H o ch w asser
schutz als eine unbedingte Lebensnotw endigkeit.
1) Die Abb. 1 ist einem Artikel über denselben Gegenstand von Prof. Ljachnitzky in der russischen Zeitschrift „Baugewerbe"
vom Januar 1925 entnommen.
Die p rim äre U rsache fü r die E n tsteh u n g der H erbstü ber
schw em m ungen sind stark e W inde w estlicher und südw estlicher R ich tu n g, deren E n tsteh u n g so rt im nördlichen A tlantischen Ozean liegt, die zunächst die W asserm assen der Ostsee gegen den B otnischen und' vo ra b gegen den Finnischen M eerbusen zudrängen. D as allein veru rsach t W asserspiegelschw ankungen bis zu 2, m axim al 4 Fu ß . E in e w eitere E rh öh u n g des W asser
spiegels aber und d am it die H erbeifüh run g von K a tastro p h en kann durch diese W - und SW -W indc bzw . Stürm e allein nicht bew irkt werden. D as tr itt erst ein, wenn sich außer dem ge
nannten W in dsystem ein örtlicher Z yk lo n von bestim m ter L a g e bezüglich der S ta d t Len in grad bildet. D erartige Z yklone um fassen nur ein kleines G ebiet, sie bewegen sich m it einer G e
schw indigkeit von 50— 60 k m pro Stu nd e von W esten nach Osten, w obei ihre B a h n entw eder südlich oder nördlich von L en in grad liegen kann . N u r der letztere F a ll ist gefäh rlich , denn bei ihm entstehen infolge der den Zyklonen eigenen D reh rich tu n g ihrer W indm assen entgegen dem U hrzeigersinn, sü d westliche W inde, die sich den p rim ären L u ftström u n gen addieren und so — durch d as H ineindrängen w eiterer W asser
m assen in den Finnischen B u sen gegen die N ew a-M ündung hin
— den W asserspiegel noch w eiter und stä rk e r als vo rh er heben.
E in e w eitere, sekundäre E rh öh u n g des W asserspiegels erfolgt dann schließlich noch durch d as zuström ende N ew a- W asser selbst, d a durch die S ta u w irk u n g der Meereswelle, die sich gegen die N ew a-M ündung h in bew egt, d er A bflu ß des N ew a-W assers gehem m t w ird, und die sekundlich abfließenden 3500 m3 N ew a-W asser das D e lta bzw . das F lu ß b e tt anzufüllen trach ten. Im Vergleich zu der G csam tü b erflu tu n g b e träg t die h ieraus folgende W asserspiegclerhöhung bei K atastro p h en h o ch w ässern nach A b la u f der ersten 6 Stunden nur e tw a 2 Fu ß bei einer G esam terhöhung von etw a 14 F u ß . D ie Z eitd au er der H ochw asser ist zum G lü ck nur gering, der erw äh nte örtliche Z y k lo n d au ert gewöhnlich nich t m ehr als 6— 10 Stunden und nach seinem W eggang bzw. A ufhören setzt sofort ein schnelles Sinken des W asserspiegels ein. N ach wenigen Stun d en (ge
wöhnlich h alb soviel Z e it als das eigentliche Steigen dauert) ist der W asserspiegel w ieder a u f einem ungefährlichen Stand angelangt.
Selb stverstän d lich w ar schon sofort nach G rü ndu ng der S ta d t die Sch affu n g eines ausreichenden Ü berschw em m ungs
schutzes eine H au p tsorge aller m aßgebenden S tellen geworden.
Zeitlich lassen sich die zahlreichen bisher au fgcstellten E n t
w ürfe in v ie r G ruppen einteilen: 1 . die P ro je k te des 18 . Ja h r hunderts, 2. die E rgeb n isse eines 18 2 5 nach dem großen Hoch
w asser ausgeschriebenen W ettbew erbes, 3. die E rgeb n isse der A rbeiten der russ. geogr. G esellsch aft nach 1890 und schließ
lich 4. die neuesten, seit 19 2 4 infolge des d am aligen H ochwassers neu in A n g riff genomm enen U ntersuchungen und Planungen, die erst in den A n fän gen stehen und m it großer G ründlichkeit zunächst a u f die Sam m lu n g und B earb eitu n g aller topogra- Abb. 1. Überflutungsgebiete für die vor
kommenden Ilochwasserstiinde von 3— 12 Fuß.
D ER B A U IN G E N IE U R 1927 H E F T 22.
phisclien, m eteorologischen und hydrologischen U nterlagen hinzielen.
H insich tlich der prinzipiellen Lösun g der A ufgabe lassen sich die bisherigen ernsten E n tw ü rfe gleichfalls in v ie r Gruppen zusam m en fassen :
1. U n ter der (falschen) V oraussetzung, daß die H ochw asser ihre E n tsteh u n g ausschließlich der Verhinderung des A b flusses des N ew aw assers infolge des Staues durch westliche W inde verd an kten , w ollten die ersten B earb eiter entw eder durch U m gehungskanäle den A bflu ß erleichtern oder durch U m w andlung aller Straß en der größten In sel ,,W assiljew ski- Insel“ in K a n ä le die W asserfläche vergrößern, um dam it eine kleinere E rh öh u n g des W asserspiegels zu erzielen. T a tsä ch lich w urden auch zwei solche K a n ä le gebau t (O bw odny-K anal und Je k a te rin e n -K an al) die zw ar in m ancher anderen H in sicht nicht ohne N utzen sind, aber selbstverständlich nicht den geringsten E in flu ß a u f d as H ochw asser ausüben, das ja wie oben gesagt zu 8 0 % vo n angetriebenen M eereswasserm assen h ervor
gerufen w ird. A lle in dieser R ich tu n g liegenden Ideen gehören h auptsächlich dem 18 . Ja h rh u n d e rt und dem Beginn des 19. Ja h rh u n d erts an und haben lediglich noch historisches In te r
esse.
2. D asselbe gilt vo n der zw eiten Gruppe, die das gewünschte Ziel durch eine vollkom m ene Eind eich un g des gesam ten S ta d t
geländes durch einen oder m ehrere D eichringe erreichen wollen.
Als typ isch es P ro je k t dieser A rt ist in A bb. 2 dasjenige des französischen In genieurs T rä te u r2) (1825) wiedergegeben. Man
Abb. 2. Entwurf von Träteur (1825).
sieht: die ganze S ta d t, Inseln und F estlan d , sind von einem lan gen D eich um geben, der durch einzelne Schleusen die Schiffe aus- und einläßt. A lle N cw aarm c sind abgesperrt und für den Abfluß ein U m geh ungskanal lä n g s des Deiches vorgesehen.
Abgesehen von den K o sten und der großen V erkehrsbehinde- rung sprechen v o r allem san itäre G ründe gegen den Abschluß der zahlreichen N ew aarm e, die die gesam ten A bw ässer au fzu
nehmen haben, vom frischen W asser.
3. B ed eu tend besser sind diejenigen Projekte, die alle Uferm auern län gs den A rm en der Newa, sowie längs den zahl
reichen K a n ä le n a u f e tw a + 9 F u ij über N . N . erhöhen wollen, unter teilw eiser A u fsch ü ttu n g der Straß en hinter den K ai-
2) Träteur gehörte, ebenso wie der bekannte weiter unten
genannte Bazin, zu einer Reihe von französischen Ingenieuren die von Alexander I. in Rußland angesteüt wurden, die Hochschule fu Verkehrswesen gründeten und auf Jahrzehnte hinaus der russisc i Ingenieurkunst ihren Stempel aufdrückten.
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m auern. E in e solche L ösu n g w urde bereits vom G rafen M iinnig im Ja h re 17 2 6 eindringlichst doch erfolglos dem dam aligen Zaren vorgeschlagen. D er Gedanke w urde. 1892 von In g.-G en eral Tillo erneut aufgegriffen und ein K osten an sch lag aufgestellt, der bei den d am aligen Preisen m it 4 500 000 R b l. abschloß (sicher zu wenig). D as P ro je k t w urde vo n einer besonders d afü r gebildeten Kom m ission gutgeheißen und als eines der besten aller bis dahin vorliegenden angesehen. T rotzdem kann m an auch diese Lösun g nicht als endgültig befriedigend ansehen. Z u nächst — und das ist der H au p tfehler — schü tzt sie gerade vo r den K atastroph enhochw ässern nicht, denn d afü r m üßten alle M auerkronen "auf + 1 4 Fuß über N . N. liegen, w as m it R ü c k sich t au f die bestehenden B au te n u ndurch führbar w äre. A u ß er
dem ist gegen das E ind ringen von Grund wasser, das auch je tz t schon bei kleinen H ochw ässern die m eisten in der N ew anähe
gelegenen K eller anfü llt, kein Schutz geschaffen.
4. E in e rad ikale A bhilfe, unter gleichzeitiger V erm eidung hygienisch bedenklicher Folgen scheint nur diejenige L ösu n g zu bieten, die zuerst von dem H yd rau lik er B azin in dem W e tt
bew erb von 18 25 vorgeschlagen w urde und die in Folgendem be
ste h t: das P ro jekt, das — wohl infolge seiner fü r frühere A n schauungen schwierigen A usführu ng und infolge unklarer A n schauungen über die tatsäch lich en U rsachen der H ochw asser
— von allen G utachtern des vorigen Jah rh u n d erts verw orfen wurde, sieht die E rric h tu n g eines großen Abschlußdam m es des Finnischen M eerbusens in der Gegend von K ro n stad t vo r (Abb. 3). D er Dam m würde etw a 22 km la n g sein. D ie D a m m krone legte B azin au f + 1 0 Fu ß über N . N ., für die S ch iffah rt sah er eine Schleuse vo r und fü r den A bflu ß des N ew aw assers einen besonderen A uslaß. In einer V arian te ließ er Schleuse und A uslaß fallen und ordnete nur eine rechtw in klig zur W ind
richtung gelegene ständige Ö ffnung vo n ca. 160 111 W eite an, indem er annahm , daß durch eine solche Öffnung, die noeb durch einen d avor gezogenen T eil des Dam m es geschützt w ar, keine nennenswerten W asserm assen cindringen könnten.
Abb. 3. Das Projekt von Bazin (1825) nebst Einzeichnung der Variante: Verschiebung des Hauptdammes nach Osten (1925).
A u f dieser G rundlage fußt das generelle P ro je k t, das die 1924 nach dem H ochw asser gebildete Studienkom m ission beim R u ss. H ydrologischen In stitu t au fstellte und durch einige Änderungen und Zusätze der ursprünglichen Id ee ve rv o ll
ständigte. D er H auptabsch lußdam m bei K ro n stad t is t bei- belialten, jedoch soll die D am m krone a u f e tw a + 6 , 5 m = 2 1.5 Fuß über N. N . gelegt werden. In dem D am m sind ge
nügend große und leistungsfähige Schleusen vorzusehen, und außerdem einen W asserauslaß, dessen feste K ron e au f - f 5 Fu ß über N . N . liegen soll. A u f diese W eise würde der W asser
spiegel in dem D eltagebiet h inter dem D am m dauernd a u f rd . 1.5 m über dem jetzigen N orm al-W asserspiegel liegen. D urch die H ochlegung der festen K ron e des A u slasses en tfällt eine dauernde B edienung der Abschlußschützen bei den häufigen kleinen Schw ankungen des A ußenw assers bis zu 5 F u ß . B ei einem Ansteigen des Außenw asserspiegels über 5 Fu ß werden die Abflußöffnungen geschlossen. U m den Binnen Wasserspiegel nicht SIM O NS, D ER H O CH W ASSERSCH UTZ D ER ST A D T LEN IN G RA D (ST .-P E T E R SB U R G ).
398 CASSINO NE, D IE BO D EN SE EREG U LIER U N G . D E R B A U IN G E N IE U R 1D27 H E F T 22.
durch den Zufluß des N ew aw assers zu erhöhen (s. oben), soll die N ew a an einer Stelle stark en Gefälles, den sogenannten S tro m schnellen (auf halbem W eg zwischen M ündung und Lado ga-See) durch ein d ort zu errichtendes W ehr bei H ochwasserzeiten ab gesperrt werden. D ie B ild u n g der F lu ß u fer au f dem ca.
40 km langen S tü ck zw ischen Strom schncllen und L ad o ga-See läßt dies zu. Dieses W ehr b ildet einen B esta n d teil einer großen W asserkraftanlage, die d as N ew agefälle bei den Strom schnellen für die E lek trizitätsverso rgu n g von Leningrad ausnutzen soll (ein T eil des russischen Elektrifizierun gsp lanes). S elb stver
stän d lich w ird auch die N ew asch iffah rt (Verbindung nach Fin n lan d und dem Wolchow) großen V o rteil aus einer S ta u anlage an den bisher hinderlichen Strom schnellen ziehen.
D a die dauernde 1 löhcrlcgung des W asserspiegels innerhalb des K ro n stad ter D am m es fü r d as S tad tgeb iet un vo rteilhaft ist, sind weitere sekundäre D eiche vorgesehen, die d as jetzige U fer begrenzen. . D as eingedeichte U fergebiet soll künstlich e n tw ässert werden. • H ierdurch ließe sich d as teilw eise v e r
su m p fte U fergeb iet der S tad terw eiterun g n utzbar m achen.
Zu erwähnen ist schließlich noch eine V ariante, die vom
M elioration sinstitut vorgeschlagen wurde. D er H auptdam m des B azin sch en .P ro jek tes ist gegen Leningrad hin verschoben, wodurch an L än ge und G ründu ngstiefe gesp art werden kann. — Ü ber die K o sten läß t sich bei dem jetzigen Stad iu m der E n t w urfsbearb eitu n g noch kein B ild gewinnen. Die technische A u sfü h rb ark eit des H auptdam m es bei K ro n stad t d ü rfte fcst- stehen. Die ersten M ittel fü r eingehende U ntersuchungen sind bereits angewiesen. G ru ndsätzlich h at sich die Studien- kom m ission a u f den S tan d p u n kt gestellt, daß nur eine in jeder H insicht genügende, durchgreifenden Schutz gew ährende Lösung an gestrebt werden d a rf und daß von allen behelfsm äßigen Zwischenlösungen abzusehen ist.
D as H au p tp ro blem liegt augenblicklich selbstverständ lich 'a u f dem finanziellen G ebiet. W ie aber auch zur Zeit die L age in dieser B ezieh u n g sein m ag — einm al w ird sicher die Stad t, die in den letzten beiden Ja h re n schon wieder sichtlich A u f
schw ung genom m en h at, v o r die unabw eislichc Forderung gestellt werden, einen endgültigen H ochw asserschutz zu er
richten und es lohnt sich, schon heute die B estrebungen d afür zu verfolgen.
DIB BO D E N SEE R EG U LIER U N G .
Von Oberbaumf i. lt. Dr.-Ing. Cassinone, Karlsruhe i. B.
A lljä h rlic h zu Zeiten d er S ch n eesch m elze'steig t im H o ch som m er d er B od en see, d er in der R e g e l im M onat F e b ru a r den nied ersten S ta n d m it + 2 .1 0 m a. P . e rreich t h a t, du rch die Z u fu h r von G letsch erw asser, a u f + 5 ,0 0 und höher an. D ab ei t r it t d as H o ch w asser in w eitem U m kreis besonders an den fla ch en U fern des U n terse e s au s, ü b e rflu te t d as K u lt u r g elän d e, die V erk eh rsw ege und O rtsstraß en und d rin g t in die u n teren S to ck w e rk e d e r G e b ä u lich k e iten ein. H an d el und W an d el sind u n terbu n d en , die d u rch feu ch teten W o hn räu m e können schw ere gesu n d h eitlich e S ch äd igu n g en ve ru rsa ch en . E s besteh t d ah er d as drin gen de B ed ü rfn is, durch T ie fe r
legu n g des S eesp iegels A b h ilfe zu sch a ffe n . Sch on seit J a h r zeh n ten w erden d esh alb zw ischen den b eteilig ten fü n f U fe r
s ta a te n h ien vegen U n terh a n d lu n g e n gepflogen , um bei den d u rch au s n ich t ein fach liegend en F ra g e n ein en e n t
sprech en den A u sg le ich zu erzielen. B e i d en w id erstreiten d en In te re sse n v e rla n g e n z. B . die durch den G em ü seb au k u lti
vierten G a rten flä c h e n g e rad e die gegen teilige B eh a n d lu n g w ie d as fü r den la n d w irtsc h a ftlic h e n B e trie b n ich t m inder w e rtv o lle S tre u la n d . D ie V erh an d lu n gen kam en d u rch den K r ie g ins S to ck e n und w u rd en e rst nach dessen B ee n d igu n g geleg en tlich d er K o n z e ssio n serte ilu n g fü r die K ra ftw e r k e am O berrhein w ie d er aufgen o m m en . M it d er en d gü ltigen A u f
ste llu n g des E n tw u rfs a u f G ru n d d er g eleisteten V o ra rb e ite n w u rd e die S ch w eiz b e tra u t, w eil h ie r zw isch en den beiden K a n to n e n T h u rg au und S ch a ffh a u se n fü r die w e it a u sein a n d e r
gehenden A n sp iich e ein A u sgle ich ge sch a ffe n w erden m ußte.
W äh rend d ie V e rtre te r des K a n to n s T h u rg a u w egen d er Ü b e r
schw em m ungen zah lreich er U fero rte w eitgeh en d ste S en k u n g des W assersp iegels ve rla n g te n , stü tz te n sich die S ch a ffh a u se n e r a u f die d u rch zw isch en völk lich e A b m ach u n gen festg ele gte B estim m u n g , w onach je d e Ä n d eru n g am Seeau sflu ß , w elche d ie A bflu ß m en gen ste ig e rte , v e rb o te n w a r — sog. S c h a ff
hausener B estim m u n g . A n d erseits d u rften a b e r auch n ich t die N ie d e rw a sse rstä n d e gesen k t od er v e rm e h rt w erd en — die N ied erw asserb estim m u n g — im H in b lic k a u f den S c h iffs v e rk e h r d er zw isch en vö lk isch en D u rch gan g slin ien U lm — F rie d ric h sh a fe n und M ü nch en — L in d a u — Z ü rich . W aren frü h er in d er H au p tsa ch e d er H o ch w assersch u tz und die R ü c k sich ten a u f die S c h iffa h rt au ssch laggeb en d , so w a r neuerd ings n ach dem inzw isch en erfo lg ten A u sb au d er K r a ftw e r k e am O berrhein zw ischen B a s e l und K o n sta n z die M ög lich k eit d es B od en sees a ls S p eich erb eck en zu p rü fen . D ie B e d e u tu n g eines solchen w ird k la r, w enn m an b e rü c k sich tig t, daß b ei einem S ta u von 1 cm H öh e a u f d er au sged eh n ten W a sse r
fläch e 5 M illionen K u b ik m e te r W a sse r z u rü ck ge h a lten w erden.
D er Sch w eizerisch e B u n d e sra t b e a u ftra g te d as E id gen ö ssisch e A m t fü r W a sse rw irtsc h a ft in B e rn m it der B e a rb e itu n g der A n geleg en h eit. D er S ek tio n sc h e f D r. K a r l K o b e lt ist dieser A u fg a b e du rch einen groß zügigen E n tw u rf in vo llem M aße g e re c h t g e w o rd e n .1 )
In a u sfü h rlich e r W eise w erd en die b estehend en V e rh ä lt
nisse bezüglich des W a sse rh a u sh altes d esB od en sees, des D u rch flu sses d es R h e in s zw ischen O ber- und U n tersee und des A b flu sses d a se lb st u n tersu ch t, du rch A u fzeich n u n g der W a sse r
stä n d e d a rg e ste llt und ein in allen E in z e lh e ite n so rg fä ltig begrü n d eter E n tw u rf fü r die vo rzu n eh m en d en V erb esse
rungen a b g e leite t, w obei m an tu n lic h st allen A n ford eru n gen gerech t zu w erden v e rsu c h t. D as d ü rfte in v o llem Maße gelun gen sein .
Z u r E rre ic h u n g des Z w eck s sin d die fo lgen d en B a u a u s fü h ru n ge n v o rg e se h e n :
a) D a s A b flu ß v erm ö g en vo m O bersee n ach dem U n te r
see, w o selb st o b erh alb der R h e in b rü c k e eine B a r re , der Ale- tra in v o rlie g t, w ird d u rch B a g g e ru n g einer 10 0 m breiten R in n e und d u rch E rw e ite ru n g d er R h ein rin n e im U ntersee vo n G o ttlieb au b is E rm a tin g e n erh ö h t.
b) D a s A b flu ß v erm ö g en des U n tersees w ird durch T ie fe r
legu n g der Soh le a u f 60— 90 m B re ite vo m Seeau sflu ß bis S ch u p fen v e rb e sse rt.
c) Z w isch en Sch u p fen und S ch ifflä n d e S ch affh au sen sind an einzelnen O rten S o h len b ag geru n gen zur V erbesseru n g der S c h iffa h rts V erh ältn isse vo rzu n eh m en .
d) D ie aus d er S ee re g u lie ru n g sich ergeben d e B e e in trä c h tig u n g d er W a sse rsta n d sv e rh ä ltn isse b ei B ü sin g e n und in S ch a ffh a u se n und die b ish erige Ü b ersch w em m u n gsgefah r a u f dieser R h e in stre c k e w erden beh oben d u rch B ag geru n gen zw ischen S ch ifflä n d e und M oserd am m . B e s e itig u n g des M oserdam m s un d S p re n g a rb eite n am F e lsrie g e l, a u f welchen der M oserd am m a u fg e se tz t ist.
In sg e sa m t sin d 3 M illionen m 3 K ie s au szu h eben und 33000 m 3 F e ls zu sprengen.
e) Z u r R e g u lie ru n g d er W a sse rstä n d e w ird in H em m is- h ofen ein S ta u w e h r ohne K r a ftw e r k , d as u n w irtsc h a ftlic h ist, m it einer D a m p fsch iffsch leu se ein geb au t.
D ie W irk u n g und d er N u tzen des k ü n ftig e n W a sse rh a u s
h a lte s des B od en sees w ird sich w ie fo lg t g e s ta lte n :
!) Zu beziehen vom dem Sekretariat des Amts zum Preise von 15 Fr.
