Die Bautechnik, Jg. 11, Heft 50

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DIE BAUTECHNIK

11. Jahrgang BERLIN, 24. November 1983 Heft 50

Studie zu einem H ydro - Erdbau.

Von R eg.-B aum eister a. D. Sr.=3|ng. Z ill, W ilhelm shaven.

I. E in le itu n g .

D ie vorliegende A rbeit w ili zunachst darstellen, un ter w eichen Be

dingungen und m it w eichen technischen und w irtschaftlichen Erfolgen b isher H y d ro -E rd b au betrieben w urde. Schon seit Jahrzehnten gibt es w ohl, ab g eseh en vom Spiiiererdbau, eine Reihe von A nw endungen. A ber diese V erfahren sind nur ganz vereinze!t im Tiefbaugew erbe sow ie im B raunkohlen- und S teinkohlenbergbau angew endet w orden, sc dafi cs er

forderlich ist, diese A n w endungsarten, die d er B auingenieur m eistens gar nicht k ennt, kurz zu streifen und iiber sie zu berlchten.

D er zw eite und H auptzw eck der A rbeit ist jedoch der, A nregungen fiir w e i t e r e A nw endungsm ógllchkeiten zu geb en . Es soli der N achweis versucht w erden, dafi eine w eitere Einfiihrung des H ydro-Erdbaues an S telle des b isher betrleb en en „T rockenerdbaues“ beiV o rlieg en b estim m terB ed in g u n g en g e b o ten erscheint. D abei sollen d ie v orhandenen M ittel und n eue Vor- richtungen b esch rieb en , gleichzeitig die noch d er Lósung harrenden P roblem e in den V ordergrund g estellt w erden, so daB die A rbeit nur ais S tudie g ew ertet w erden darf. D abei g eb e ich mich d er H offnung hln, A nregungen, sow ohl fiir die Baupraxis ais auch H and in H and m it dieser fiir die W asserbaulaboratorien gegeben zu haben.

D er H y d ro -E rd b au fuhrt zu zum Teil neuartlgen B audurchfiihrungen auf dem G eblete des bisherigen T rockenerdbaues. Die K enntnis seiner A nw endungsm óglichkeiten w ird ab er auch schon bei den P lanungen von N utzen sein, so dafi sow ohl Entw urfsverfasser ais auch B auausfiihrende in gleichem MaBe an den H ydro-Erdbauverfahren interessiert sein diirften.

W enn bei der E ntw urfsarbelt die technischen E rfordernisse das Urspriing- liche b ilden, so uberw iegt bei der Wahl der A usfiihrungsm lttel der wirt- schaftliche EinfluB, w om it allerdings nicht gesagt w erden soli, dafi eine strenge Scheldung b eid er G ebiete móglich ist.

Da der H y d ro -E rd b au die b e steh en d en m aschinellen Trockenerdbau- verfahren in ihren T eiloperationen ganz od er teilw eise, im m er aber den Transport und E inbau b ei noch abzuleitenden B edingungen ersetzen soli, scheiden fiir unsere w eiteren U ntersuchungen d ie E rdarbeiten kleineren U m fanges, w ie z. B. M utterbodenabdecken usw ., die sich der H andgrabe- kraft beim Lósen und L aden bedienen, aus. D esglelchen braucht der Erd

bau nicht w eiter b etrach tet zu w erden, d er sich m it d en gróberen und felsigen B odenarten beschaftlgt. N ur d ie losen und gem ischtbindigen B odenarten, etw a die d er ersten zw ei B odenklassen der K lassifizierung d er R eichsverdingungsordnung und b ei M ischboden teilw eise auch der K lasse 3 , kom m en ftir die A nw endung des H y d ro -E rd b au es in Frage.

W ir d e u teten soeben schon an, dafi d er H y dro-E rdbau hauptsachllch die T ransportfrage beim m aschinellen T rockenerdbau auf andere W eise ais b isher lósen soli, und zw ar ln erster Linie dann, w enn diese T eiloperation beziiglich der en tsteh en d en K osten b ei der Trockentechnik ais ausschlag- g eb en d rechnerisch festgestellt w orden ist.

W ir stellten den Begriff „T rockenerdbau" heraus, der sich in d er Bau- praxis g eb lld et h a t un d O berbegrlff des H ydro-E rdbaues Ist. Da er in der b este h e n d e n W issenschaft noch nicht auftritt, anderseits ab er auch eine klare Definition nicht vorliegt, soli Im folgenden zunachst eine elnw andfreie U m gebung des Begrlffes „Trockenerdbau" geschaffen w erden. Es soli dabei so vorgegangen w erden, dafi die drei einzelnen T eiloperationen des E rdbaues zunachst g etren n t daraufhin untersucht w erden, wann Trocken- und w ann andere V erfahren auftreten, um so am Schlufi durch eine Zu- sam m enfassung einen eindeutigen Begriff fiir den Trockenerdbau zu ge- w innen.

Bei den Lóse- und L adem aschinen kann m an zunachst beziiglich der konstruktiven D urchblldung zw ei H auptgruppen unterscheiden. Dcm stetig oder zw anglaufig arbeltenden M e h r g e f a f i b a g g e r (D auerfórderer) ste h t der C h a r g e n - o d e r E i n g e f a f i b a g g e r m it u n terb ro ch en erF ó rd eru n g geg en u b er. Zu den ste tig arb eiten d en Baggern g ehóren E im erkettenhoch- b a g g e r, E im erkettentiefbagger, E im erkettenschw im m bagger sow ie die Schaufelradbagger. D er C hargenbagger w ird von den H erstellerfirm en gew óhnlich U n iversalbagger genannt, und zw ar desw egen, w eil dieser B agger ln die v erschiedensten Form en auf seh r einfache W eise um gebaut w erden kann. Er kann ais Lóffelbagger, Tieflóffelbagger, G reifer und E im erseilbagger an g ew en d et w erden. D ie Bagger b eid er G ruppen kónnen von der trockenen Erdoberflache w ie auch vom W asser aus arbeiten.

M an untersch etd et d ah er auch noch zwischen T r o c k e n - u n d N afi- oder b esser S c h w i m m b a g g e r . In der letzten Z eit h a t der Begriff „Nafibagger"

besonders E ingang gefunden, und man hórt und liest das W ort Schw im m bagger im m er w eniger. So teilen die H andbiicher „H iitte" und „Taschen- buch fur B auingenieure" und auch Paulm ann u. Blaum ihr W erk: „Die Bagger und die B aggereihilfsgerate" in die zw ei H auptgruppen — Trocken- und Nafibagger — ein. In der Regel g ew in n t zw ar d er Trockenbagger den Boden aus dem Trockenen. Es ist aber kein Erfordernls, dafi die E ntnahm estellen fur den Trockenbagger nun durchaus trocken gehalten w erden m iissen. W ahrend dieses beim Lóffelbagger bis vor kurzer Zeit noch zw ingendes G ebot war, ist dieses durch d ie Einfiihrung des ebenso leistungsfahigen Tieflóffelbaggers einw andfrei b eseitig t w orden. Alle iibrigen T rockenbagger, selen es nun die stetigen oder die C hargenbagger, fórdern auch aus dem N assen. D ie Leistung g eh t dabei allerdings etw as zuriick, in nen n en sw erter W eise ab er nur b e i d e n g anz feinen Sanden, weil bei diesen die G rabgeschw indlgkeit erheblich erm afiigt w erden muB, dam it die G rab- bzw . Fórdergefafie auch nur einlgerm afien m it festem M ateriał und nicht m it zuvlel W asser gefullt w erden. Man wird diese bei den gew óhnlichen B odenarten m it 10 bis 2 0 % , bei den ganz feinen Sanden allerdings noch h ó h er an zu n eh m en d e M inderleistung ab e r im m er dann g em in Kauf nehm en, w enn dafiir an den sonst anfallenden W asser- haltungskosten g espart w erden kann. Bei g anz grofiem W asserandrang, d. h. w enn die W asserhaltung entw eder technisch nicht m óglich oder w irtschaftlich nicht v ertretb ar ist, anderseits das A nsetzen eines Schw im m - baggers nicht in F rage kom m t, mufi m an im m er zu dieser „ N a f ib a g g e - r u n g m i t d e m T r o c k e n b a g g e r " iibergehen. W enn der A btrag ent- w urfstechnisch sekundar geb lieb en ist, kom m t eine W asserhaltung beim Baggern elgentlich nur dann in Frage, w enn sie dazu dient, die Bagger- kosten zu senken, denn jetzt brauchen keine genauen Profile eingehalten zu w erden, w ie bei K unstbauten. W ir sehen, dafi hlnsichtlich d er ersten T eiloperation eine klare U nterscheidung zwischen Trocken- und Nafi- b aggerung n u r dann m óglich ist, w enn d er tragende U ntergrund des B aggers, nam lich ob fester Boden od er W asser ais das kennzeichnende M erkm al h erau sg estellt w ird. Es ist d aher nicht nur sprachlich richtiger, das W ort „N afibagger" bzw . N afibaggerung durch das W ort „Schwimm

bagger* oder Schw im m baggerung zu ersetzen, sondern das W ort Nafi- b aggerung kónnte bei dem S tande d er B egriffsbildung zu Irrtiim em auch in technischer H insicht Anlafi geben.

Bel der zw eiten Teiloperation, B efórderung, V erfahren, m eistens auch noch T ransportieren g e n a n n t, kom m t bei T rockenbaggerung durchw eg auch T rockentransport in F rag e, und zw ar m eist m ittels R ollbahnen, seltener, u nd zw ar bei grofien G efailw echseln, durch S eilbahnen od er bei nur ganz kurzeń T ransportlangen durch G urtfórderer. J a , auch dann w erden Trockentransporte v o rg en o m m en , w enn der Trockenbagger aus dem N assen fórdert. In diesem F alle w ird das gefórderte W asser vor oder w ahrend des B eladcns der Transportgefafie den Baggergefafien durch entsprechende H ilfsm ittel w ie A nordnung von Lóchern, Sleben od er durch besonders angepaBte K onstruktionen entzogen, so daB T rockengut in die Fórdergefafie geladen w ird. Im G egensatze dazu w ird bei der Schw im m baggerung der B oden entw eder m ittels schw im m ender Transportgefafie (Klapp- oder E levierschuten) in t r o c k e n e m Z ustande n afi (schw im m end) abtransportiert od er durch Spiilen m ittels W asserzusatzes durch Rohr- leitungen „nafi* fortgeschafft, W ir sehen, b e i dieser zw eiten T eiloperation deckt sich bel der Trockenbaggerung w ohl der Begriff „trocken* m it der ersten T eiloperation. Bei der S chw im m baggerung dagegen gibt es trockene w ie nasse u nd g em ischte Transportm óglichkeiten. Die selteneren F a lle , bei d enen E im erkettenschw im m bagger den g efórderten B oden m it H ilfe des Transporteurs od er schw im m ende G reifer m ittels einfachen A ussetzens sogleich in seitliche A blagerungen absetzen, w ollen wir aus der T eiloperation „Transport* ganz ausschalten, da hier von einem selb stan d lg en Transport insofern nicht die Rede sein k an n , ais kein selb stan d ig es T ransportgerat vorhanden ist, dieses vie!m ehr m it dem Lóse- u nd L adegerat fest v erb u n d en ist. Es h a n d e lt sich hierbei also n u r um ein raum lich etw as m ehr auseinandergezogenes „Lósen und Laden".

Die T eiloperation „E inbauen*, in der B aupraxis Kippen genannt, g esch ieh t beim T rockenerdbau ebenfalls durchw eg tro ck en , auch dann, w enn gelegentlich zw ecks V erdichtung d er A blagerung b ei aus tech

nischen G ru n d en sofort standfest erforderlichen h ohen D am m en, nach dem zunachst trocken vorgenom m enen E inbau Schw em m w asser zugesetzt w ird. Beim Schw im m baggerbetrieb hingegen w ird d er E inbau trocken

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672 Z i 11, S t u d i e z u e in e m H y d r o - E r d b a u DIB BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d . g e s . B a u in g e n ie u rw e s e n

oder nafi vorgenom m en, und zw ar kann aus schw im m enden Transport- gefaflen ln Trockengerat eleviert, o d er der Boden gleich ab Bagger o d e r nach schw im m endem T rockenzw ischentransport aus den TransportgefaBen naB gespfllt w erden. Beim nassen E inbau w ird das G em isch von W asser und Boden zw ischen Spilldelchen gefaBt, und hier das W asser w ieder auf g eeig n e te W eise, langsam er oder schneller, m ittels ununterbrochenen oder stetigen B etriebes, w ie nach B odenart erforderlich, entzogen. Auch bei dieser T eiloperation verw lschen sich die O bergange zw ischen Trocken- und NaBbetrleb nur beim S chw im m baggererdbau.

W ir sahen, daB eine einfache A bgrenzung zw ischen T rockenerdbau einerseits und N aflerdbau anderseits, w obei alle T elloperationen umfaBt w erden, nicht móglich ist. Man kann nur dem T rockenerdbau einm al den rein en Schw im m baggererdbau und anderseits den gem ischten E rdbau gegenilberstellen. Fiir d ie B egriffsblldung des H y d ro -E rd b au es geniigt es aber, den Begriff T rockenerdbau nunm ehr klar h erau sg estellt und nachgew lesen zu haben, daB bei diesem alle O perationen trocken, d. h. vom festen Boden aus durchgefiihrt w erden. D e m g e g e n i i b e r u m f a B t d e r H y d r o - E r d b a u d i e E r d b a u v e r f a h r e n , d i e e n t w e d e r a l l e o d e r e i n z e l n e T e i l o p e r a t i o n e n d e s b i s h e r ig e n m a s c h i n e l l e n T r o c k e n - e r d b a u e s m i t t e l s A n w e n d u n g v o n W a s s e r z u s a t z a u f d e m

„ T r o c k e n e n " „ n a fi“ b e t r e i b e n .

Bezuglich d er ersten Teiloperation, Lósen u nd Laden, h an d elt es slch dabei um die u nm lttelbare G ew innung des B odens aus der L agerstatte ohne G rabem aschinen, und zw ar durch das A bspritzen m ittels Z usatzes von H ochdruckw asser. Die A nw endungsm óglichkeiten w erden allerdlngs rech t seiten vorkom m en. Bei d er zw eiten Teiloperation, dem „Transport", han d elt es slch um d ie B efórderung des durch H och- od er N iederdruck- w asserzusatz spfllfahig gem achten G em isches b e l v orhandenem geniigendem natiirlichem G efaile in offenen Spflirinnen, o d er ohne Vor- h andensein solchen G efalles durch Fortdrticken des Spiilgem isches m ittels in D ruckturbinen erzeugter Driicke in g eschlossenen R ohrleltungen. Bei der dritten O peration, dem .E in b a u ', ste h t neben d er technischen F rage des bestm óglichen standfesten E inbaues vor allem die B eeinflussung des Tem pos der W asserentziehung und die M óglichkeit d er A bleitung in hin- reichende V orfluter lm V ordergrunde.

Die kurze B ezeichnung H y d ro -E rd b au , nach u n serer D efinitlon eigent- lich H ydro-T rockenerdbau, w urde in A nlehnung an den Begriff „H ydro- Torfbau" g e fu n d en , d essen erstm alige A nw endung im E rdbau uns m it die A nregung zu dem Studium dieses V erfahrens u nd zur A usarbeitung von w eiteren V orschiagen fiir die niitzliche V erw endung des W assers ais S ch w em m -b zw . T ransportm ittel im G eb iete des T rockenerdbaues b rach te.1) Es ist nun w ohl allgem ein bekannt, daB der N aBbaggerboden, ins- beso n d erc w enn er auf groBe E ntfernung g esp iilt w erd en muB, heute noch die billigste B odenbew egung darstellt. D ieses h at seinen G rund darin, daB d ie einzelnen O perationen, Lósen und Laden, Transport und Einbau, die beim T rockenerdbau raum llch m eist w eit von eln an d er ge- tren n te A rbeitstellen erforderlich m achen, in elner Z en tra lstelle, nam lich auf dem Spiilbagger, zusam m engefaBt sind, w enn m an die A rbeiten der V erlegung und U n terh altu n g d er Spiilrohre sow ie die H erstellung der Spflldeiche ais geringfiigig vernachlasslgt. H aufig g e n u g t ein e A ntrlebs- m aschine, jedenfalls fast im m er ein M aschinenraum , w orin dann alle er- erforderlichen A ntriebsm aschinen u ntergebracht sind. Die V ersorgung m it B etriebstoffen ist nur hier vorzunehm en. Das B edlenungspersonal ist ebenfalls an dieser einen S telle in geringer M enge zusam m engefaBt.

D as reibungslose Ineinanderspielen d er einzelnen T eiloperationen ist hier

durch gew ahrlelstet. Man d enke w eiter an die E lnfachheit der Rohr- v erlegungsarbeiten gegeniiber der G leisarbeit, d ie E lnsparung des g esam ten F uhrparkes m it seinem VerschleiB u nd den U nterhaltungskosten g eg en iiber dem allerdlngs an und fiir sich groBen RohrverschleiB, d er a b er durch g eeig n e te F u tter, d ie insbesondere beim „S piilversatzbau“ des Bergbaus erprobt sind, w esentlich verringert w erd en kann. Einen besonderen V orteil b e d e u te t a b er die T atsache, daB d.reischichtlg g e arb eitet w erden kann, w as bei dem T rockentransport m ittels m echanischer F órderbahnen nur seh r schw er und dann ohne w lrtschaftlichen Erfolg durchfuhrbar ist.

D ie R ohrleitungen und die Kippen kónnen beim H ydro-E rdbau w ahrend d e r T agesstunden v o rb ereitet w erden, u n d d er B etrieb w ahrend d e r N acht- stu n d en braucht sich n u r auf die G ew innungsstelie zu erstrecken. G egen

iiber dem T rockenerdbau, bei dem norm alerw else nur w ahrend der 4 S om m erm onate zw eischichtig g e arb eitet w erden k an n , b e d e u te t die A nw endung dieses V erfahrens ein e S enkung der B auzeit um das

9 • 20 • 3

g —2 5 ~ '4 ~ 2 0 ~ == 2 ,3 fa ch e, bel A nnahm e von n u r 9 B aum onaten im Jahr.

U m die gleiche L eistung w ie beim T rockenerdbau zu erzielen, kann also schon d ie K apitalinvestierung fiir die Lóse- und L adegerate allein um die H alfte g e se n k t w erden, od er besser, die doppelte L eistung in der Z eiteinheit m it gleich groBem B aggergerat erzielt w erden.

D iese U berleg u n g en brachten uns dazu, ein g eh en d u nd sorgfaitig zu u ntersuchen, w ie w eit dieses V erfahren u nd in w elcher Form es zw eck-

*) Vgl. Bautechn. 1932, H eft 19, S. 239 ff., D er M oorabtrag beim Bau von Śchlffahrtkanaien.

maBigerwelse in das G ebiet des bisherigen T rockenerdbaues iibertragen w erden kann u n ter der E rw irkung der gleichen V orteile, nam lich der V ereinfachung u nd V erbilligung der g esam ten E rdbaukosten. Verfasser h a t fur zw ei praktische F alle schon derartige V orschiage gem acht und jedesm al in óffentlichem W ettbew erb mit Erfolg anbieten kónnen. Leider sin d d iese V orschiage, nachdem sie fiir d ie Bauausfiihrung vorgesehen w aren, nicht zur A usfiihrung gelangt, w eil sie in den letzten Jahren der G eld k n ap p h eit vorgeschlagen w orden w aren.

II. B is h e rig e H y d ro - E r d b a u v e r f a h r e n .

H ydro-E rdbauverfahren w urden, abgesehen vom sogenannten Spiiler- e rdbau, der begriffsgemaB nicht hierhin gehórt, bisher beim T alsperrenbau in A m erika un d im B ergbau ang ew en d et. D ie A nw endung des H ydro- E rdbaues bei allen Teiloperationen ist b isher nur vereinzelt im am erikanischen T a l s p e r r e n b a u m óglich g ew esen . Bei d ieser A rbeitsw eise w urde das in den D amm ein zu b au en d e M ateriał von h ó h er g eleg e n en S tellen an einer W and abgespritzt u nd m it natiirlichem G efaile ln offenen G erinnen zur E inbaustelle geleitet. L u d i n berichtet dariiber in seinem W erk „D ie W asserkrafte“ auf S. 1028 ff. In den b erichteten F allen stand m eistens geniigendes H ochdruckzusatzw asser m it natiirlichem Druck, d. h. aus h ó h er gelegenen S tellen zur V erfiigung, so daB die erforderlichen Driicke von 5 bis 7 at nicht kiinstlich erzeu g t zu w erden brauchten. W eiter lag die G ew innungsstelie soviel hóher ais d ie E inbaustelle, so daB ein G efaile von m indestens 3 % zur V erfugung stand und der A btransport d er spiilfahig gem achten M asse durch die eigene Schw ere erzielt w urde. N ur seiten ist kiinstliches P um pen zur U nterstiitzung herangezogen w orden, w enn das G efaile nicht ganz ausreichte. W enn d erartig g unstige V erhaltnisse vorliegen sollten, w ird m an natflrlich ein ahnllches V erfahren w ieder w ahlen, doch w erden diese Falle rech t seiten sein. Ais Ludin vor 10 Jahren u b er die A nw endungsw eise des H ydro-E rdbaues in A m erika b erich tete, gab es noch nicht die n euzeitiichen B agger, die das Lósen des Bodens erheblich v erbilllgen. Wie w ir noch spater seh en w erden, w ird das Lósen u nd L aden durch m echanisch b e trle b e n e Bagger in b eso n d ere, den W asserzusatz sparende V orrichtungen erheblich billiger g egeniiber d er E rzeugung des notw endigen H ochdruckspritzw assers beim unm ittelbaren A bspritzen aus d er L agerstelle. W enn auBerdem nicht geniigend G efaile vorhanden ist, um die spulfahig gem achte M asse durch die eigene Schw ere zu transportieren, u n d P um pen und R ohrleitungen herangezogen w erden m iissen, ist es w ichtig, das V erdiinnungsverhaitnis m óglichst gering zu halten , um nicht eine zu groBe M enge G em isch pum pen zu m iissen. D ies laBt sich so durchfiihren, dafl der W asserzusatz zum Spiilfahigm achen d er M asse sta tt an d er A b b au stelle ln e n g - b e g r e n z t e n R a u m e n vorgenom m en w ird. W ir w erden feststellen, daB das Lósen und Laden aus d er A bbaustelle m it H ochdruckw asser, das kiinst

lich erzeugt w erden muB, h e u te nicht m ehr w irtschaftlich v e rtre tb a r ist.

Das zw eite A nw endungsgeblet des H ydro-E rdbaues b ild et der S p ii l- v e r s a t z b a u lm B ergbau. H ier spielt ab er die w irtschaftliche Frage eine an d ere Rolle ais beim E rdbau. D er Transport des S piilversatzgutes m ittels Spiilen in R ohrleitungen w ird im Bergbau desw egen gew ahlt, weil die S piilleitungen nur w enig P latz beanspruchen und in den vo rh an d en en A bbaufórderstrecken ohne [grofie S chw ierigkeiten zusatzlich angebracht w erden kónnen. Man mufi bed en k en , dafi zum E inbau von E rsatzbergen vollstandig n eue Fórderstrecken ins G ebirge v orgetrieben w erd en m iifiten, w enn m an die erforderliche M enge an V ersatzgut m ittels m echanischer T ransportm ittel zu den E inbaustellen schaffen w ollte. Ein zw eiter G rund fiir die W ahl von Spiilversatz ist der, dafi Spiilversatz sich Infolge des Einschiam m ens b ed eu te n d dichter ab setzt ais m echanisch elngebrachtes V ersatzgut, und d ah er ein W asserzusatz ais zw eckm afiig erkannt w u rd e 2).

D er E inbau von Spiilversatz w ird nun ,auf zw ei verschiedene A rten durchgefiihrt. E ntw eder w ird das Spiilversatzgut se lb e r n ahe der Ein- bringeschachte m ittels H ochdruckw asserstrahlen abgespritzt und durch die S chachte in R ohrleitungen nach unten gefiihrt. In diesem Falle ste h t fiir den w aagerechten T ransport in den F órderstrecken d er grofie O berdruck in den R ohrleitungen der tiefen Schachte zur V erfiigung. Dafilr mufi ab er die S piilversatztriibe (W asserzusatz) um dieselb e H óhe w ieder g ehoben w erden. D ieses V erfahren kom m t n u r dann in Frage, w enn Spiilversatz- m aterial sich in nachster N ahe des Schachtes vorfindet. Das zw eite V erfahren fórdert m echanisch gelóstes u nd antransportiertes M ateriał durch den Schacht z u r A bbausohle, und hier w ird das Z usatzw asser fiir das Spiilen hinzugesetzt. D er Z usatz des Spiilw assers ais H ochdruckw asser von 10, ja bis 30 at D ruck geschieht in Trichtern od er „W a n n e n "3).

H ier ist es nicht erforderlich, die S pulversatztrilbe zu h eb en , da sie auf den A bbausohlen im K reislauf im m er w ied er v e rw e n d e t w ird.

D iese S piilversatzverfahren bilden an und fiir sich keinen Anreiz, das Spiilen auf das G eb iet des bisherigen T rockenerdbaues zu iibertragen, a b e r w ir finden h ie r T eiluntersuchungen u nd langjahrlge Erfahrungen, die begiinstigende R dckschlusse fur die E infiihrung beim T rockenerdbau b ieten .

2) Vgl. H e l s e u. H e r b s t , H andbuch der B ergbaukunde, K apitel iiber Spiilversatz.

3) N aheres dariiber bel H else u. H erbst, S. 399 ff.

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J a h rg a n g 11 H e ft 5 0

24 . N o v e m b e r 1933 Z i l l , S t u d i e Zu e in e m H y d r o - E r d b a u 673

III. H y d r o - E r d b a u . a) L ó s e n u n d L a d e n .

W en n , w ie es m eistens d er F ali ist, bei den losen bzw . gering- bindigen Boden das A bspritzw asser kiinstlich erzeugt w erden muB und 3 bis 6 Teile W asser m it 5 bis 7 at Druck zum Boden zugesetzt w erden m iissen, en tsteh en sehr erhebliche K osten fiir das Lósen des B odens durch die erforderliche kunstlichc E rzeugung des H ochdruck- w assers. Die in d er Literatur angegebenen V erfahren liegen nun zehn und m ehr Jahre zuriick. Zu d ieser Zeit gab es noch nicht, w ie bereits erw ahnt, die neuzeitlichen Bagger mit ihren besonders groBen L eistungsn und geringen B etriebskosten. Ein Zusatz von „H ochdruckspritzw asser' zum T ransportieren des B odens in R ohrleitungen ist an und fiir sich nur bei den bindigen Bóden erforderlich. Bei den losen Bóden g e n iig tz u m Schw em m en und Fortspulen der Zusatz von gew ohnlichem N iederdruck- w asser bis etw a hóchstens 3 at Druck. Da nun, w ie w ir noch spater sehen w erden, fiir das Fortspulen des Bodens in R ohrleitungen oder offenen G erinnen eine M enge an W asser erforderlich ist, die w esentlich geringer ist ais die M enge, die zum A bspritzen nótlg ist, muB versucht w erden, den W asserzusatz auf die geringstm ógliche M enge :u bringen.

Es ist d aher w irtschaftlicher, den Boden m ittels m echanlscher Lóse- vorrlchtungen in verhaitnism aB ig kleine B ehalter zu laden, in denen der W asserzusatz m ittels sogenannter „M onitore" vorgenom m en w ird. In der A rbeit: „D er M oorabtrag beim Bau von S chiffahrtkanaten"4) h abe ich g en au er nachgew iesen, daB ln diesem Falle noch nicht die H alfte der M enge an W asser b en ó tig t w ird.

Die K osten fiir die Erzeugung des H ochdruckspritzw assers beim un- m ittelbarem A bspritzen aus der L agerstatte ergeben sich w ie folgt:

A n n a h m e : Auf 1 m3 B oden 6 Teile W asserzusatz mit 7 at Druck an der Sprltzduse. Zur E rzeugung w erden ben ó tig t:

N =

. > 'Q "l000 ...

7j 75

H = 70 m + 10 m (fiir V erluste in der R ohrleitung und in den K nim m ern)

= 80 m.

W e i t e r e A n n a h m e : L eistung 150 m 3 feste M asse je Stunde, 150 • 7 s s 1000 m 3 Schw em m asse je Stunde,

<? = 4 2 S - = 0 >280 m 3/sek.

M ithin N--

3600 1 , 0 - 0 , 2 8 0 - 8 0 . 1000

: 370 PS = 275 kW . 0,80 • 75

Ein G reifbagger g leicher L eistung, z. B. M enck M od. V, besitzt eine A ntriebsm aschine von nur 90 PS . = 66 kW. Die E rzeugung von Zusatz- w asser bezuglich M enge und Druck ermSBigt sich ab er bei Laden in en g b eg ren zte Raume auf die Halfte, da auch geringere Driicke w egen des gerlngeren A bstandes der S pritzgerate vom Boden erforderlich sind, so dafi an A ntriebsenergie nur erforderlich sind:

1. fiir den B a g g e r ...66 kW, 2. fiir die Erzeugung von H ochdruckw asser - — = 137 kW275

203 kW = 35 % Ersparnis.

Nun kom m t ab er noch hinzu, dafi eine entsprechend g eringere M enge t r a n s p o r t i e r t zu w erden braucht, w enn auch die A ntriebskraft relativ etw as grófier ist infolge des grófieren spezlfischen G ew ichtes d er nur 1 :3 sta tt 1 : 6 verdiinnten M asse. Bei z. B. y = 1,8 ist das spezifische Gewicht statt ¹^,⁸⁺^6,1 1,11 dann 1,8 + 3,1

1,20, die K osten der A ntriebs-

7 ’ 4

kraft sind m ithin um 3 4 % geringer.

A us vorstehendem ergibt sich bezuglich des Lósens und Ladens m ittels W asserzusatzes, daB ein A bspritzen aus der L agerstatte nur in F rage kom m t

1. bei V orhandensein von geniigendem Z usatzw asser, dessen er- forderlicher Druck von 5 bis 7 at bei losen u nd ganz gering bindigen Bóden infolge naturlicher H óhenlage ohne zusatzliche M aschlnenkraft aus

g en u tzt w erden kann.

2. Es ist erforderlich, dafi der A bbau von einem H ang aus geschieht, nicht etw a aus einer G rube, denn in letzterem Falle w are es nicht móglich, die erzeugten G em ische anzusaugen. D ieses ist hóchstens, ab er nicht wirtschaftlich, allerdings auch nur m ittels b eso n d erer V orrichtungen beim M oorboden móglich, der u ngefahr das gleiche spezifische G ew icht w ie W asser h a t 6).

3. Es ist erforderlich, dafi die Sohle, von der aus gespritzt w ird, entw eder aus m óglichst undurchlassigem B oden besteht, oder bei losem Boden durch G rundw asser g esattig t ist. W are dieses nicht der Fali, so w iirde ein groBer Teil des Schw em m w assers yerslckern und som it keine S chw em m arbeit verrichten.

Fiir das Lósen u nd Laden des Bodens in eine beso n d ere Spulyorrichtung kónnen nun fast alle Bagger y erw en d et w erd en . Es ist dabei erforderlich,

4) Vgl. B a u te ch n . 1932, H e ft 19, S. 239 ff. — 5) E b e n d a .

dafi die L adestelle fiir eine m óglichst lange Zeit an einem bestim m ten festen P unkte bleibt, nam lich iiber dem L adetrichter des W asserzusatz- gerates. D enn dieses G erat mufi w egen d er hohen Driicke mit den Rohrleitungen starr verbunden sein, und das A rbeiten mit dieser Ein

richtung ist d ah er um so w irtschaftlicher, je w eniger oft das G erat ver- setzt zu w erden braucht.

Beim B odenabtrag kónnen w ir nun zwei b eso n d ere Form en unterscheiden. Einm al ste h t der Bagger oberhalb des A btrages, das zw eite Mai unterhalb des letzteren . Die Bagger, die von unten laden, sind der E im erkettenbagger, der G reifbagger und der E im erseilbagger. Von oben laden ebenfalls der E im erkettenbagger ais H ochbagger und der G reif

bagger sow ie d er Schaufelradbagger.

Die b eso n d ere V orrichtung, in der das Zerkleinern und Sptilfahig- m achen des Bodens vorgenom m en w ird, kann nun in zw ei Form en an

g ew en d et w erden. Einm al h a n d e lt es sich um trichterfórm ige GefaBe, bei denen das B eladen im m er iiber d em selben P unkte geschieht. Eine derartige V orrichtung zum Spiilen von B odenarten starkeren Z usam m en- hanges h at V erfasser in dem schon ófter erw ahnten A ufsatz iiber den M oorabtrag g e n au er beschrieben. D iese V orrichtung kann fiir alle B agger V erw endung finden, auch fur den E im erkettenbagger, der sich beim Laden auf einer Linie bew egt, und zw ar dann, w enn ein T ransporteur angebracht wird, der in der Richtung der Ladclinie arbeitet. D ieser T ransporteur muB so lang sein, daB w ahrend eines langeren Z eitabschnittes die b e sondere V orrichtung nicht b ew eg t zu w erden braucht. Es h a n d e lt sich um Langen von 10 bis 20 m, um zu erreichen, daB d er U m bau der Sptil- vorricbtting nur alle 3 bis 4 Stunden zu geschehen braucht. M an kann aber bei dem E im erkettenbagger auch eine andere Lósung finden, die darin besteht, dafi seitlich des Baggers entsprechend lange „W annen", ahnlich w ie sie der Bergbau beim Spiilversatz untertage y e rw e n d e t0), angeordnet w erden, in denen der Zusatz des Spulw assers yorgenom m en w ird. D iese W annen, die beim Bergbau fest ang eo rd n et sind, m iissen entsprechend eine Lange von 10 bis 20 m hab en und kónnen fahrbar auf dem B aggergleis m ontiert w erden.

Bei d er letzten V orrichtung kann man die Leistung des B aggergerates dadurch steigern, dafl m an jedesm al zw el G erate yorhalt, die abw echselnd beschtckt w erden. Es ist dann móglich, den U m bau eines G erates nebst d er steifen Rohranschlflsse y orzunehm en, w ahrend das andere G erat im B etrieb ist.

V on den C hargenbaggem sch eid et der Lóffelbagger fiir die V erw endung beim H ydro-E rdbauverfahren aus, w eil die R eichw eite des Lóffels so gering ist, dafi das Sptilgerat d auernd u m g eb au t w erden milfite. Von den C hargenbaggem eignen sich nur d er G relf- und E im erseilbagger.

Diese sind aber fiir die A nw endung besonders g eeig n et, w eil sie eine yerhaltnism aBig grofle Reichw eite haben und dadurch in d er Lage sind, einen yerhaltnism aB ig grofien A bschnitt des A btrages in die V orrichtung zu laden, ohne dafl diese u m gebaut zu w erden braucht. O brigens ist die V erw endung des Greif- un d E im erseilbaggers fiir das Spiilyerfahren erst seit dem Z eitpunkte m óglich, seitdem diese m it R aupenbandern aus- g e sta tte t sind. D am it er in die feststeh en d e V orrichtung laden kann, ist es erforderlich, den Bagger um die SpiiIvorrichtung jew eils in einem H albkreise herum zufahren. Dies diirfte auch der G rund sein, dafl die A m erikaner und der Bergbau nicht schon friiher ebenfalls auf den G e- danken gekom m en sind, das A bspritzen von der W and durch derartige Bagger in V erbindung m it b eso n d eren Spiilyorrichtungen in w irtschaft

licher W eise zu ersetzen.

Das Lósen und Laden des Bodens geschieht hiernach ln den m eisten Failen b esser durch B agger und das Sptilfahlgm achen in besonderen V orrichtungen.

W ie schon eingangs erw ahnt, kónnen nur die B odenarten etw a der B odenklasse 1 bis 3 in L eitungen m ittels W asserzusatzes gespiilt w erden.

Innerhalb dieser B odenklassen sind zvei G ruppen von B odenarten in bezug auf die Sptilfahigkeit zu unterschelden. Die losen B odenarten ohne inneren Z usam m enhang brauchen nur den erforderlichen W asser

zusatz z u erhalten, dam it eine spiilfahlge M asse erzeugt w ird. Dies kann durch g eringe Driicke, etw a bis 3 at des Z usatzw assers, erreicht w erden.

W eit grófiere A ufw endungen yerursachen ab er die bindigen B odenarten.

Zum A bspritzen loser B odenarten von der W and sind, wie Ludin berichtet, Driicke von im M ittel 5 bis 10 at an der Spritzdiise erforderlich. Bei bindigen B odenarten sind Driicke von 20 bis 30 a t an g ew en d et w orden, w ie H eise und H erb st berichten. D erartige hohe Driicke w erden w ir im E rdbau nicht anw enden, da auch das V erdiinnungsverhaitnis infolge dieser Driicke fiir den Transport zu grofi w ird. Bei den gem ischtlosen und -bindigen Bóden Ist es erforderlich, dafi sie sow eit zerkleinert w erd en , dafi sie mit m óglichst w enig H ochdruckw asserzusatz spiilfahig w erden.

Das M ittel hierzu ist d er Zusatz des H ochdruckw assers vor den Rosten der besonderen Spiilyorrichtung. D ieses V erfahren h at sich zum Z erteilen dieser Bóden gut bew ahrt. Die E rzeugung dieses H ochdruckw assers ist

®) Vgl. H e i s e u. H e r b s t , H andbuch der B ergbaukunde, Kap. iiber Spiilyersatz.

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674 Z i 11, S tu d ie zu e in e m H y d r o - E r d b a u DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d. g e s. B a u ln g e n ie u rw e s e n

aber, w ie w ir sahen, recht kostspielig, und man mufi das A ugenm erk darauf richten, den Boden beim m echanischen L5sen m ittels Baggers schon sow eit w ie móglich vorzuzerklelnern.

Es ist bekannt, dafi d er E im erkettentrockenbagger schalartig arbeitet.

In den verhaitnism aB ig k leinen Elm ergefafien w ird der Boden in kleinen Stiicken gelost. D ieser Bagger liefert m ithin fiir das Spiilfahigm achen die beste V orzerkleinerung.

Der E lm erkettennafibagger dagegen a rb eitet in w aagerechten Schnitten u nd sch n eid et dabei volle E im erinhalte, die keinen yorzerkleinerten Boden en th alten . Im V erglelch a b er zu den grofien C hargenbaggern liefert er doch noch eine gew isse V orzerkleinerung, die man d ah er ais G robvor- zerk lein eru n g bezelchnen kOnnte.

Einen ahnlichen G rad d er V o rzerklelnerung erreicht der Eim erseilbagger, der in gen eig ten Linien schalartig arb eitet, indem er einen Span ab h eb t. Da aber das Baggergefafi w esentlich grófier ais das des ebenfalls schalartig arb eiten d en E im erkettentrockenbaggers, d ie Schnittstrecke aber ungefahr gleich lang ist, w ird hier eine V orzerkleinerung erreicht, die etw a im G rade dem des soeben erw ah n ten E im erkettennafibaggers nabe- steh t. Die iibrigen C hargenbagger liefern keine V orzerkleinerung.

Wir halten es d ah er fiir richtig, die b eid en H auptgruppen d er Bagger zu zergliedern, und zw ar nach G esichtspunkten, die diese M erkm ale b e riicksichtigen. E ine w eitere A ussage iiber die L óseart Ist noch w ichtlg, die durch die E inteilung ebenfalls mit erfafit w erd en soli. Es h an d elt sich nam lich darum , ob der B agger den Boden in einzelnen Lagen g etren n t, also g etren n t nach B odenarten baggern kann, od er ob er dazu nicht ln der Lage ist u nd den anfallenden Boden in sein er grófieren Schnitthóhe gem ischt fórdert. E ine solche M ischfórderung haben wir im m er beim E im erk etten tro ck en b ag g er und dem E im ersellbagger, also den Schalbaggern, w eil hier das Lósen en tlan g einer geneigten Ebene g esch ieh t. Bei den iibrigen B aggern, also dem Eim erkettennafibagger, d er in w aagerechten Linien lóst, und den ubrigen C hargenbaggern, die ln einem bestim m ten P unkte lósen, Ist ein T rennen nach B odenarten m óglich.

Diese beiden A ussagen, einm al iiber den G rad d er V orzerkleinerung und zw elten s dariiber, ob d er Boden nur gem ischt g eb ag g ert w erden kann oder nach einzelnen B odenarten g etren n t, spielen ab er nicht nur eine grofie Rolle fur den H ydro-Erdbau, sondern auch fur den gew óhn- llchen Trockenerdbau. Die b lsherlge E inteilung d er B agger in stetige Bagger und Lóffel-, E im ersell- und G reifbagger g ib t elgentiich nur einen Aufschlufl iiber die A rbeitsw eise und die W irtschaftlichkeit des „Lósens und Ladens" an und fiir sich, d. h. bei den einzelnen Baggern der G ruppen ergeben sich nur RiickschlUsse auf die H óhe der K osten. M it dieser F eststellu n g allein ist ab er dem E rdbau nicht g ed ien t. Die E rdbew egung b e ste h t Im m er aus den drei T eiloperatlonen, und es ist von grófiter W lchtigkeit, zu w issen, einm al, ob die T ransportgerate mit kleinen oder groBen L adungen auf einm al geladen w erden. Im letzteren F alle ist ein b e d e u te n d schw ereres F ahrgerat w egen der grófieren Stofibeanspruchung erforderlich. A nderseits ist aber der G rad d er V orzerkleinerung sehr w ichtlg sow ohl fiir den H y d ro -E rd b a u w ie auch fiir den Trockenerdbau beim E i n b a u b i n d l g e r M a s s e n auf der Kippe. Bei den bindigen Bóden Ist es hier erforderlich, diese en tw ed er einzuw alzen od er ein- zustam pfen, dam it ein spateres N achsacken m óglichst verh in d ert wird.

Ist der Boden nicht vorzerkIeinert, so ist er auf d er K ippe durch zusatzliche M ittel vor dem Stam pfen und E inw alzen vorzuzerkIeinern. Bei der W ahl d er Baggers sind also nicht n u r die e n tsteh en d en K osten des reinen Baggerns zu beriicksichtigen, sondern die etw aigen M ehraufw endungen zu beriicksichtigen, die dadurch e n tsteh en , dafi bindiger B oden nicht vorzerkleinert ist.

Um nun A ussagen flber die soeben erw ahnten A rbeitsw eisen der Bagger zu haben, halten w ir es fiir richtig, die Baggergruppen nach diesen G esichtspunkten w eiter einzuteilen. W ie w ir schon in der Einleitung hervorgehoben haben, h aben w ir einm al zw ischen Trocken-.und Schw im m - bag g er zu unterscheiden, anderseits zw ischen stetigen und C hargenbaggern.

Bel diesen Baggern ist aber noch nicht der Saugbagger beriicksichtigt.

W enn w ir also sam tliche fiir den E rdbau zur V erffigung steh e n d e n B agger einteilen w ollen, so h aben w ir zunachst ais erste H auptgruppe „ G e fa fi- b a g g e r " . D iese b e ste h e n aus den stetig arb eiten d en B aggern und den C hargenbaggern. D ie zw eite H auptgruppe b ild en dann die S a u g b a g g e r , b e i d en e n zw ischen reinen S augbaggern, die nur lose B odenarten fórdern k ó n n en , und S c h n e i d s a u g e r n fiir bindige B odenarten unterschleden w erden mufi.

Bei den stetig en B aggern genflgt es, zw ei G ruppen zu unterscheiden, w odurch die A ussagen iiber die von uns gew iłnschten M erkm ale gem acht w erden. Die erste G ruppe bilden d ie S c .h a ib a g g e r . Zu diesen g ehóren d er E im erkettenhoch- und der E im erkettentiefbagger, sow ie ein Spezial- M oorschw im m bagger, d er m it ein er dreieckigen E im erleiter a rb e ite t7).

') Vgl. Z. d. V d l 1932, Nr. 14, R eg.-B aurat G a r b e : „B aggerarbeiten am M ittellandkanal im M oor des D róm lings". Die erstm alige K onstruktion dieses M oorbaggers m it sein en w esentlichen neuen M erkm alen wird in

Bei beiden arb eiten kleine Gefafie schalartig auf einer Flachę, so dafi ein h o h er G rad d er V orzerklelnerung erreicht w ird. A nderseits kónnen aber d iese B agger keine T rennung des B aggergutes nach B odenarten in der H óhe des A btrages der E im erleiter vornehm en. Die zw eite G ruppe b ild en K l e i n g e f a f i g r a b e r , und zw ar h an d elt es sich h ier um ein Lósen in w aagerechten Linien. Zu diesen Baggern geh ó ren der E im erkettenschw im m bagger und der b ish er nur ais T rockenbagger arb eiten d e Schaufel- radbagger. B eide fórdern volle a b er kleine E im erinhalte, so dafi d er G rad d er V orzerkleinerung g erin g er ais bei der ersten G ruppe ist. Sie sind a b er b eid e in d er Lage, den B oden nach B odenarten g e tre n n t in einzelnen Schichten zu baggern.

Bei der z w e i t e n H au p tg ru p p e, den C hargenbaggern, kann m an ebenfalls zw ei U ntergruppen un tersch eid en . Z unachst g ib t es w iederum S c h a i b a g g e r . In fiachen g en eig ten Linien arb eiten d er Eim erseil- und der Schurfkiibel oder K abelbagger schalartig, in steilerer Linie dagegen d er L óffelbagger b ei h ohen A btragen. — D ie zw eite U ntergruppe bilden die G r o f i g e f a f i g r a b e r . Solche sind b el niedrigen A btraghóhen der Lóffelbagger und der G reifbagger.

D iese E inteilung g ib t g en au e A ufschliisse iiber den oben gew iinschten Z ustand des Bodens nach dem Lósen.

Das Laden des B odens g esch ieh t nun bei den stetig arbeitenden Baggern auf einer m elst g erad en Linie, d. h. die Fórderziige brauchen w ahrend des B aggerns nicht b ew eg t zu w erden, eine beso n d ere Loko- m otive zum V orbelschieben des Zuges an d er B aggerstelle Ist also nicht erforderlich. Die g esam ten C hargenbagger dagegen und auch der Schaufel- radbagger sind P unktlader, d. h. die Gefafie w erden an einer S telle ent- leert, die, solange keln Stellungsw echsel des B aggers vorgenom m en w ird und die Fórdergefafie auf G leisen bew egt w erden, zw eckm afilgerw eise an dem selben P u n k te besteh en bleibt. In diesem Falle ist es erforderlich, dafi der zu b elad e n d e Zug durch eine L okom otive an dem L adepunkt w ahrend des B eladens vorbeigezogen w ird. Es scheint uns d ah er zw eck- mafiig, bei der E inteilung der B agger durch ein e U ntergruppierung auf dieses L adem erkm al hinzuw eisen. Es erg ib t sich m ithin folgende treffende E i n t e i l u n g d e r G e f a f i b a g g e r :

I. S t e t i g a r b e i t e n d e B a g g e r . A. F c i n s c h a l e r .

a) Linienlader:

1. E im erkettentrockenhochbagger 2. E im erkettentrockentiefbagger, b) P u n k tlad er:

3. M oorschw im m bagger;

B. K l e i n g e f a f i g r a b e r . a) P unktlader:

4. E im erkettenschw im m bagger 5. S chaufelradbagger,

b) F iachenlader:

6. K ippenbagger (auch A bsetzgerat genannt).

II. C h a r g e n - o d e r E i n g e f a f i b a g g e r , s a m t l i c h P u n k t l a d e r . A. G r o b s c h a i e r .

a) von flacher Linie:

7. E im erseilbagger

8. Schurfkiibel oder K abelbagger, b) von steiler Linie:

9. L óffelbagger bei hohen A b tra g e n ; B. G r o f i g e f a f i g r a b e r .

10. L óffelbagger bei niedrigen A btraghóhen (A btraghóhe Lóffelhóhe)

11. G reifbagger.

In d iese E inteilung haben w ir die g anz kleinen Spezial-G rabm aschinen nicht ein g e g lie d e rt, da wir d iese fiir unsere Zw ecke nicht benótlgen.

Die E ingliederung nach unseren G esichtspunkten diirfte ab er keine Schw ierigkeiten bereiten.

M it der soeben geb rach ten E inteilung d er B agger Ist es leicht, das rlchtige B aggergerat fiir einen konkreten Fali des H y d ro -E rd b a u e s aus- zusuchen. Auch b ietet es keine Schw ierigkeiten, an H and des H lnw eises auf unsere b eso n d ere V orrIchtung Im A ufsatze ,D e r M oorabtrag beim Bau von Schiffahrtkanalen" (Bautechn. 1932, H eft 19) und der V orrichtungen des B ergbaues fiir den Spiilversatzeinbau g eeig n e te L adevorrichtungen fiir den Zusatz des H ochdruckw assers, selen es nun Trichter- oder W annen- form en, fiir d ie gew ahlten B agger zu konstruieren. (Schlufi folgt.) dem A ufsatze den Ingenieuren der Licht- u. Kraft AG zugeschrieben. D ieser B agger w urde jedoch zuerst, und zw ar im W inter 1925/26, vom V erfasser entw orfen u nd b e d e u te n d sp ater den Ingenieuren der Licht- u. Kraft AG fluchtig zuganglich gem acht. D eshalb w ird in dem A ufsatze auch gar nicht der E rflndungsgedanke der , dreieckigen" E im erleiter offenbart. D ieser b e ste h t nam lich d a rin , einen E im erschw im m bagger ais „Feinschaler" zu erhalten, dam it eine m óglichst um fangreiche V orzerk lein eru n g erreicht und dadurch an H ochdruckzusatzw asserm enge g esp art wird.

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2 4 . Ń o v c m b c r 1933 U h l , G r u n d s a t z l i c h e s flber B achdflker 675

Al le R e c h t e v o r b e h a l t e n .

Von R egierungsbaum eister Die H erstellu n g von Diikern bei K analbauten und Entw Ssserungs- anlagen b ild e t eine d er jflngsten A bteilungen des Tiefbaues, da die bau- liche A usbildung der Diiker erst in diesem Jah rh u n d ert in grófierem Mafie notw endig g ew orden ist. Bei den ersten A usbildungen der Bachdflker h ie lt man sich naturgem afi an b esteh en d e V orbilder, w ie sie in den Diikern der K analnetze d er Stadtentw 3sserungen b ereits ausgefiihrt w aren.

Bald jedoch b ild ete sich fflr Bachdflker ein b esonderer Typ heraus.

Die hierzu nótlgen Erfahrungen lassen sich bei der Bauausfflhrung, b e i der B eobachtung des A bflufivorganges w ahrend des B etriebes, b e sonders aber bei Instandsetzungen m achen. Da es sich jedoch bel Bach- diikern, w ie schon erw ahnt, ausschliefilich um seh r jungę B auw erke handelt, die im allgem einen noch w enig B eschadigungen zeigen, ist die Anzahl d erer, die viele b ereits im B etrieb gew esen e D iiker von inncn zu G esicht bekom m en haben, nur gering.

Einige in den letzten Jah ren erschienene V eróffentllchungen flber n eu e Dflker ln der „B autechnik” l) gaben mir die A nregung, B eobachtungen m itzu teilen , die bel der Instandsetzung von Diikern untei dem M ittellandkanal im Bezirk des W asserbauam tes M inden II gem acht w urden.

Die baullche A usbildung der Dflker hat u. a. auf die Eigenschaften des durch das B auw erk fliefienden W asserlaufes u nd auf die spatere M óglichkeit einer e i n f a c h e n Instandsetzung Rflcksicht zu nehm en. Von den A nllegern w ird im m er v erlan g t w erden, dafi der Q uerschnltt so grofi b em essen w ird, dafi auch das HHW des Baches ohne erheblichen A ufstau durch den Dflker g e le ite t w erden kann. Eine allzu angstliche F estsetzu n g der H óhe des zulassigen A ufstaues hat jedoch auch ihre N achteile.

J e d e r W asserlauf fiihrt seiner Schleppkraft entsprechend Sinkstoffe m it sich, und zw ar bel jed em W asserstande eine andere M enge. Da jedoch der Q uerschnitt fflr eine H H W -W asserm enge berech n et w ird, die vielleicht nur alle 50 o d er 100 Jah re einm al eintritt, so ist er fflr alle iibrigen W asserm engen — praktisch also im m er — m ehr oder m inder zu grofi und dient daher ais Sandfang. Die Folgę davon ist, dafi der W asser

lauf bereits kurz nach Inbetriebnahm e des Diikers alle d ie Sinkstoffe ab- la g e rt, d ie die Schleppkraft innerhalb des D iikers nicht m ehr w eiter zu befórdern im stande ist. D ieses Spiel d au ert so lange, bis sich die Schlepp

kraft in dem von A blagerungen freien D iikerquerschnitt der des iibrigen W asserlaufes angepafit hat, d. h. es hórt nie auf. Nach jed em H ochw asser sieht d er von Sinkstoffen freie Q uerschnitt anders aus.

Legt man einen Dflker trocken, so findet m an regelm afilg, dafi die A blagerungen schlchtw eise w ie eine T orte g elag e rt sind. Schichten ganz reln en , gew aschenen Sandes von etw a 5 bis 10 cm Dicke w echseln mit dflnneren S chichten, die aus lehm tgen oder tonlgen A blagerungen ver- m ischt m it Laub und R esten von W asserpflanzen b esteh en . Es w urde ófter festgestellt, dafi ein rd. 2 m h o h er Q uerschnitt n u r noch eine Durch- flufióffnung von etw a 40 cm H óhe besafi.

Bel einem aus zw ei gleich grofien Q uerschnltten von etw a 2 m H óhe b esteh en d en Diiker trat w ahrend der Instandsetzungsarbelten, ais gerade die eine Durchflufióffnung trockengelegt war, ein heftiges Som m erhoch- w asser infolge von heftigem G ew ltterregen ein. D abei w urde das Steigen des W assers am O berhaupt des Dflkers und m ehrere 100 m w eiter flufi- aufw arts gem essen. Es zeigte sich nun folgendes: D er W asserstand am Dflker stieg zunachst b ed eu te n d schneller an, w eil der vorhandene lichte D urchflufiąuerschnitt genau w ie in dem trockengelegten Rohr durch starkę A blagerungen sehr veren g t war. Nach kurzer Zeit jedoch flel der W asser

stand zusehends ab, w ahrend das W asser an dem w eiter oberhalb befind

lichen M efipunkte im m er noch w eiter anstieg. Da d er eine d er beiden Q uerschnitte fflr den W asserabflufi ausschied, w urde ln dem anderen eine d erartig grofie Schleppkraft erzeugt, dafi sie das zunachst nur noch w enig verunreinigt zufliefiende W asser pechschw arz farbte und das aus den ver- w esenden Pflanzenresten erzeugte und in dem Schlam m aufgespeicherte G as unter lebhaftem G eruch aus dem Dflker trieb. D er Bach stellt sich also dauernd ohne b eso n d ere A nw elsung den Q uerschnitt in dem Dflker se lb e r her, d er seiner jew eillgen Schleppkraft angem essen ist.

V ergleichsw else sel erw ahnt, dafi es die Regel bildet, offene W asser- laufe in offenen D urchiassen im Q uerschnitt etw as zu verengen, dam it sie sich selb sttatig von Z eit zu Zeit spfllen.

U nter Berucksichtlgung d ieser N aturvorg3nge ist auch der W ert und die W irksam kelt der b ish er noch m anchen D iikern vorgeschalteten Sand- fange zu b etrachten. Ein Sandfang in einem natflrllchen W asserlauf ist u n te r allen U m standen ein F rem d k ó rp er, eine N aturw ldrigkeit, dereń W irksam kelt der Bach auf dem schnellsten W ege zu b eseitigen b estreb t sein w ird. E ntw eder verursacht also die jed esm alig e W iederhersteliung d ieses unnatflrlichen Z ustandes d auernde, nicht unerhebliche K osten fflr die Raum ung des Sandfanges, o d er die W irksam kelt des Sandfanges ist bald nicht m ehr vorhanden, u nd dam it erscheint sein e erstm allge Anlage ais eine zw ecklose Ausgabe.

Die Bachstrecke u n terh alb eines Dflkers m it Sandfang w ird auBerdem i) S. B a u te ch n . 1931, H e ft 5 u. 6 ; 1933, H e ft 28 u. 31.

D. J o h a n n e s U hl, Kóslin.

durch A bbruche beschadigt, weil das W asser, dem seine Sinkstoffe durch den Sandfang entzogen sind, das natfirliche B estreben hat, den ihm ge- raubten Sinkstoffvorrat schleunigst w ieder aufzufflllen.

D er Q uerschnitt des Dflkers wird haufig so gew ahlt, daB er das grófit- m ógliche A bfuhrungsvcrm ógen besitzt. W enn das fflr HHW der Fali sein soli, dann ist der Kreis d er gflnstlgste Q uerschnltt. W ill m an jedoch auch fflr geringe W asserm engen einen gflnstigen Q uerschnitt haben, so b en u tzt m an bei K analisationsleltungen das E i-P rofil. W ill m an dasselbe bei kleinen einrohrlgen Bachdiikern crreichen, dann mflfite man ein u m - g e k e h r t e s E i-P rofil benutzen, denn der Sand lagert sich unten ab, und der fflr den Durchflufi des W assers verfugbare Q uerschnitt lieg t in diesem Falle oben. — D ieser Q uerschnltt h at obendreln noch den V orteil, dafi die H óhe vergrófiert w ird. Fflr die B egehung eines Dflkers b ild et ein Rohr von 60 cm Durchm. die u nterste G renze. Instandsetzungsarbelten in einem derart nledrlgen Rohr sind ab er schon seh r schw ierig. Da w iirde eine V ergrófierung der H óhe auf K osten d er B reite b ed eu te n d e B eąuem lichkeit m it sich bringen.

M it Rucksicht auf die E rhaltung der V orflut bei Instandsetzungs- arbeiten sollte man grófiere Dflker im m er m indestens z w e i r o h r l g her- stellen . Bei klelneren Diikern ist die F rage zu prflfen, ob das W asser nicht durch den N achbardflker g e le ite t w erden kann. In diesem Falle muBte ein g eelg n e ter G raben vorhanden sein, und Brflckenram pen, die sonst den natflrllchen G efailknickpunkt fur die K analseltengraben bilden w flrden, mflBten einen Durchlafi erhalten. A ndernfalls mufi das W asser aus dem O berw asser in den Kanał und m óglicherw eise sogar aus dem K anał w ieder in das U nterw asser w ahrend d er ganzen Z eit der Instand

setzung gepum pt w erden.

Ais seh r erw flnscht w ird bel D iikern eine V orrichtung betrachtet, die es erm óglicht, den Dflker zu s p u l e n . Bel B esichtigungen od er Instand

setzungen kann dadurch die Zeit der Sperrung des Bauwerks b ed eu te n d verm in d ert w erden. Bei d en vorbeschriebenen A rbeiten dau erte es bis zu 14 Tage, bis alle Sinkstoffe aus dem Dflker h erau sg ek arrt w aren, w eil die Bodenm assen im m er m ehrm als aufgenom m en w erden m iissen. Die elnfachste Art der Spfllung schelnt m ir darin zu liegen, dafi man den Dflker durch ein Schiitz abschliefit und das W asser so lange aufstaut, bis sich die nótlge W asserm enge u nd D ruckhóhe zur Spfllung ein g estellt haben. N ótigenfalls kann m an diesen V organg m ehrm als h in terein an d er w lederholen. D iese Spfllung Ist zw ar nicht selb sttatig und erfordert eine B edienung, kann dafflr ab er Im G egensatze zur selb sttatlg en Spfllung jed erzeit bew irkt w erd en , und d er E inbau eines Spiilschflfzes gleich beim Bau ist verhaltnism afiig billig. D er V orschlag setzt v o ra u s, dafi eine V erschlam m ung des Dflkers gew óhnlich keine N achteile m it sich brlngt und daher ruhig In Kauf genom m en w erden kann bzw. mufi, denn bei geringer w erd en d er W asserfiihrung nach einem H ochw asser lafit sich das A bsetzen von Sinkstoffen in dem Dflker sow leso nicht m it S icherheit ver- m elden, und bei w achsender W asserfiihrung b eseltig t der Bach von sich aus die Ihm hlnderllchen A blagerungen, bis der fflr die jew eilige Abflufi- m enge erforderliche G leichgew ichtszustand ein g etreten ist.

Die alten Dflker u n ter dem M ittellandkanal sind m asslv u nd bel grofier Lange oft seh r dflnn. Die Folgę davon war, dafi in ihnen sam tlich Risse auftraten. G enau w ie b el langen Schleusen hat m an dann auch bei N eubauten von Diikern Abhilfe dadurch geschaffen, dafi man die Dflker durch D e h n u n g s f u g e n in kleine Teile glled erte und die un- v erm eidlichen Spannungen an den Stellen sich ausw irken liefi, wo man es beabsichtigt h atte, nam llch ln den Fugen.

Man hat auch Dflker aus kurzeń Rohrstófien in Eisen oder Schleuder- b eton ausgefiihrt. Eine elnw andfreie In standsetzung dieser Dflker, w enn sie etw a beschadigt sein sollten, ist jedoch ohne w eiteres nicht móglich.

Bachdflker pflegen im m er tief Im G rundw asser zu liegen. Bei beschadigten D iikern ist d ah er im m er mit starkem W asserandrang zu rechnen, der dauernd durch P um pen b eseltig t w erden mufi.

Je d e Saugleitung endigt aber ln einem Saugkorb m it Fufiventll, der im m er eine betrachtliche H óhe haben w ird. Das W asserbauam t h atte g eradezu raffinierte Saugkórbe erfinden miissen, um Ihre H óhe zu ver- ringem und dam it die Grófie der F lachę zu steigern, die trockengehalten und som it b e arb eltet w erden konnte. W aren jedoch U ndichtigkeiten auf der S o h le, die b eseltig t w erd en muBten, dann konnte m an sich nicht anders helfen, ais daB m an an d er tiefsten S telle einen 20 bis 40 cm tiefen Pum pensum pf einstem m te, d er spater w ieder sorgfaltlg b eseltig t w erden mufite, um die Sohle nicht d auernd flbermafiig zu schw achen.

Bei dflnnen Rohren od er bei D iikern aus E isenbeton ist jedoch eine nachtragliche behelfm afiige H erstellung eines Pum pensum pfes nicht mOglich.

In diesem Falle muB ein besonderes, ais P um pensum pf ausgeblldetes Rohrstflck in den tiefsten Punkt des Dflkers eingeschaltet w erden. A ndern

falls ist es u nverm eidlich, daB das W asser bei der im allgem einen fast w aagerecht liegenden Sohle in 10 bis 30 cm H óhe auf grófiere Langen hln steh en b leib t und die Instandsetzungsarbelten erheblich erschw ert oder ganz unm óglich macht.

G ru nd satzlich es uber B achdiiker.

a.

(6)

676 B u c h e n a u , E in g e s p a n n t e F a c h w e r k b o g e n

DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d . g e s . B a u ln g e n le u rw e s e n

E in g esp a n n te F a ch w erk b o g en .

Von Sr.=3itg. H. B u c h e n a u , Eckernfórde.

Da die b e k an n te n Form eln fur ein g esp an n te parabolische Bogen m it parallcien G urtungen auf B ogen m it gespreizten G urtungen nicht ohne w eiteres iibertragen w erden kónnen, soli im folgenden eine e i n f a c h e a n g e n a h e r t e B e r e c h n u n g 1) fiir einige b ei Entw urf und V orberechnung beso n d ers w ichtige B elastungsfaile m itg eteilt w erden. Von d er an- g en ah erten E rm ittlung der Einflufilinien un d d er K am pferdiucklinie soli hier d er K urze h alb er ab g eseh en w erden, zum al sie w egen d er dreifachen statischen U n b estim m th eit des System s nur zur K ontrolle der gen au eren E rm ittlung in Betracht kom m en kann.

Gl.

H auptsystem I. ^ ^ H auptsystem II.

Abb. 1.

1. G leich m afiig v e r te ilte S treck en la st q.

W erden die statisch nicht bestim m baren Grófien nach Abb. 1 gew ahlt, so g elten nach O bergang zu unendlich kleinen F eld w eiten m it d en Be

zeichnungen der A bb. 2 und mit

w ' , w ”, w ’" — elastische G ew ichte In den einzelnen G urtungs- punkten,

A1’w , /W” , /W"' = B iegem om ente des mit den entsprechenden elasti

schen G ew ichten b elasteten statisch bestlm m ten H auptsystem s

die Glei- bekanntlich

ch u n g e n :

(1)

/ w ’ y d x o

1 4

t . ---ib .--- 4---W--- - I "

/ w ' d x o

sow ie fiir gleichm afiig

verteilte B elastung A bb. 2.

a) und c) d e s g a n z e n B o g e n s ,

b) d e r l i n k e n ( + ) b z w . r e c h t e n (— ) B o g e n h a l f t e :

(2⁾

a) X '

b) X "

q f M ' d x 0

1 / w ' d x

? / M " d x

c) * " ' =

/ w " x d x o

i q f M ' ^ d x

i ~ / w ' " y d x o

q l2 8 ( / + k)

Mit den b ek an n te n V ereinfachungen d er elastischen G ew ichte durch g e e ig n e te A nnahm en beziigllch d er Q uerschnittverhaitnisse lassen sich c und die K oeffizienten v', r", und v" ' durch A usfiihrung der Integratlonen erm itteln ais ziem llch v erw lck elte F unktionen d er die Bogenform bestim m enden A rgum cnte. Im B erelch 1 ■

h n kónnen diese jedoch in g u ter A nnaherung ersetzt w erden durch die n eb en steh en d en einfachen F orm eln.

Die angenaherte Form el fiir v " w ird ln d er N ahe der V erhaltnisse

h k

. ’ = 1 u nd = 1 (d. h. fiir w e n i g g e s p r e i z t e B o g e n ) besonders

"o f

em pfindlich gegen geringe Rechenscharfe. Dies entspricht dem Un- bestlm m tw erd en d er ihr zugrunde H egenden genauen Form el, dereń Er- gebnisse Abb. 3 veranschaulicht. M it w achsendem V erhaltnis - y drangenk sich die K urven v"' m ehr und m ehr in die Ecke hinein und entarten

k h

fur ,- = 1 in die S enkrechte durch , / = 1 (auf ihr liegen die W erte v "

f fln

Ł) Vgl. die dasselbe Ziel verfolgenden A bhandlungen des V erfassers:

F achw erk-Z w eigelenkbogen, B autechn. 1933, H eft 3, S. 47; Fachw erk- Z w elgelenkrahm en, Bautechn. 1933, H eft 38, S. 520.

(3)

(4)

(5)

(6)

H a u p t s y s t e m I A ngenahert fiir gespreizte

G urtungen 1 < A ^ 5

1 + 0,75 • ~hn c, = 0 , 9 8 ---

1 + 0,50 • ~-°-

“ i i- + 0,481

+ 1,203

+ 2,25 + 11,73

16,2 + 15 1

+

M

^8,1

>h + 15

G enau fiir Parallelbogen

A

/ ln

1

2 • / + h

3 2

1 + -45 / h V 16

( f )

H a u p t s y s t e m 11 A ngenahert

fu rg esp reizte G urtungen 1 < A Ź 5

G enau fiir P arallel

bogen 1 = 1

> 1 >

"ii = 1 ~ v i

fiir den P arallelb o g en ) und die W aagerechte durch v' " = 2 (w elcher

th = 1 /

W ert fur

hn : l mit hn erreicht wiirde). Die K urven

>h ■l

: konst.

I —

/

zeigen die A bnahm e von v ‘

A

lin

w achsendem

mit u nd lassen er

k ennen, dafi fiir l < A - < 2 die h 0

W erte von v " auch durch lineare Interpolatlon zw ischen den fiir den P arallelbogen u nd den fur

h o

= 2 g elten d en bestim m t w erden kónnen, w elches V erfahren in der

>h Nahe von

h,■ = l auch fiir c, u nd v" zw eckm afiig ist.

2. T em p era tu ra n d eru n g und W id erla g erv ersch ieb u n g en . Eine T em p eratu ran d eru n g von t ° C geg en u b er der A ufstellungs- tem p eratu r h a t b el sym m etrischen Bogen auf X ' geringen, auf X " gar keinen, dagegen auf X '" betrachtlichen Einflufi. M it

N '" ~ ~ j w " ' y d x

gilt bekanntlich fur b eid e H auptsystem e e E F . ł

(7) X 't" = -— fi7 n —

(7)

2 4 . N o v e m b e r 1933 B u c h e n a u , E in g e s p a n n t e F a c h w e r k b o g e n 677

Die geschatzten oder g em essenen V erschiebungen J l , J c und z ł y der W iderlager (vgl. A bb. 4) bew irken bekanntlich mit

/ i

d x und N n

T f

x w " d x fiir beide H auptsystem e

(8) J X '

(9 )

(10)

J X " =

J X '" : L J c

~ T ~ N ' EFc

N "

c • rp -f- L

_ _ E F c

N '"

Die u n ter den o b en erw ah n ten V ereinfachungen durch Integration zu erm ittelnden N enner lassen sich im b etrach teten Bereich 1 < ;

in g u ter A nnaherung durch die folgenden einfachen Form eln er- s e tz e n :

Gl. Grófie

A ngenahert fiir g esp reizte G urtungen

l<A-^5

_/‘o G enau fiir Parallelbogen

y1-

h 0^{= \} (11) ^{N '}

A + 7

1 ft0 + 2

li₀

2

_{3 ■}^h _{+ i}

•lo

ho2

(12) N " l2 1,35 r-

ho* 6 V

(13) N '"

(■+fr ' - ( f r

^{3 ,,}

i

8 . ( i y + i

45 \ h ) ^ 2

o - f r i(i+fr

Auch hier em pfiehlt sich in der N ahe von >h 1 (besonders fiir N " ') lineare Interpolation zw ischen den fiir den Parallelbogen und den fiir

, 1 = 2 g elten d en W erten.

B e isp ie l.

Das in M u l l e r - B r e s l a u , G raphische Statik II, 15, S. 331 ff., ausfiihr- lich beh an d elte Beispiel (vgl.

Abb. 5) soli im folgenden an- gen ah ert b erech n et w erd en . In eckigen K lam m ern sind die a. a. O. nach dem iiblichen Ver- fahren u n ter V ernachiassigung der Fiillstabe b erechneten bzw.

die durch A usw ertung der dort m itgeteliten Einflufilinien und Tabellen zu berech n en d en W erte beigefugt.

A bb. 5.

3,95 1,50 c — 0,98 2.630 + 0,481 2.630 + 1,203 X ' 2.630 + 2,250 2 ,6 3 0 + 11,730:

X " --

H a u p t s y s t e m I.

: 2,630 k

1 + 0 ,7 5 -0 ,1 0

12,55

1 + 0,50 • 0,38 /

• 15,00 =

0,837

= 0,813

5,0 t/m • 60,02 m 2 ...⁸....

= 0,34

5,0, t/m • 60 m

15,00

= 13,3 [12,99].

■ 0,813 = 1830 tm [1820 tm]

• 0,34 = 12,75 t [12,80 t]

1 16,2

2,63 + 15

N ' =

N " =

1 + 0.8372 (I j 0,837)2 X ' 1

8,1 1,78 2,63 + 15

5,0 t/m • 602 m 2

8(15,00 + 12,55) m ■ 1,78 = 145 t [1 5 1 1]

1,5=

60,0- 1,52 N '" = -

M it bE

1,35

2,63(2,63 + 7,30) = 82,7 [86,0]

(I + 0.837)2 1 + 0,8372 8,1

(1 — 0.837)2 .'(1 + 0,837)2 2,63 + 15 = 5,81 [5,85].

250 t/m 2 folgt z. B, X '!

250 Fc t

5,81 = 43,0 F . t [42,7 F .t \ .

Alle R ech te Y o rb eh alten .

L adestrafienkanten, B ah n steigk an ten und G ra b en b efestig u n g en aus alten eisern en E isen b a h n sch w ellen .

Von R eichsbahnoberrat F a h l, Salzw edel.

1. L a d e s tr a B e n k a n te .

Dic ln Abb. 1 d arg estellte L adestraB enkante b e ste h t aus zw ei (iber- einanderliegenden eisernen S chw ellen, dereń Enden zw ischen Kopf und Fufi von senkrechten Schienenpfosten stecken. Die obere Schw elle ist zur Schaffung eines g u ten H alts fur das Strafienpflaster m it Beton aus- gefiillt. Die Schw ellenkappen sind m it dem Schneidbrenner abgeschnitten.

Abb. 1.

Die B auart h a t folgende V orteile:

1. Grofie H altbarkeit,

2. B illigkeit und einfache A usfiihrungsw eise, da keine Schlosser- arbeiten nOtig sind und die B etonarbeiten auf das g eringste Mafi eingeschrankt sind,

3. leichten U m bau b el B abnhofanderungen, indem die Schw ellen nach oben h erausgehoben und die Schienenpfosten m it den Beton- fuBen zusam m en um gesetzt w erden. In dieser B auw eise sind seit dem Jah re 1931 zahlrelche L adestrafienkanten ausgefiihrt w orden, z. B. auf den B ahnhafen Salzw edel, P retzier, K allehne und Liibbow.

Abb. 3.

2. B a h n s te ig - k a n t e . 2) Abb. 2 u. 3 zeigen eine nie- drige B ahnsteig- kante. Sie b e ste h t aus zw ei Schw ellen a u. b und den sie stiitzendenB eton- pfeilern (Abb. 2).

Vgl. B a u te c h n . 1931, H e ft 16, S. 234/235.

D ie Schw elle a ist mit Beton ausgefullt und ersetzt die m assive Bord- kante. Die o b erste etw a 1 cm dicke B etonschicht wird zw eckm afiig mit

2) Vgl. B au te ch n . 1928, H e f t 48, S. 7 1 0 /7 1 1 ; 1930, H e ft 22, S. 333.