11. Ja h rg a n g
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DIE BAUTECHNIK
B E R L IN , 26. M ai 1933 H eft 22
Z w ei neue A b w a sse r p u m p w er k e der E m sch erg en o ssen sch a ft im Stadtgebiete G elsenkirchen.
A lle R ech te v o rb e h a lte n . Von R egierungsbaum eister a. D. S r .^ t tg . A le x a n d e r R a m s h o rn , Essen.
Mit Abschlufi des Jahres 1932 entw asserten 26 P um pw erke rund 8600 ha = 12°/0 des g esam ten N lederschlagsgebietes der E m schergenossen
sc h a ft1). D er D auerzuflufi zu diesen Pum pw erken b e tra g t etw a 5,4 m 3/sek, der HOchstzuflufi etw a 58 m 3/se k . Um diese W asserm enge zu heben, sind rd. 8000 PS erforderllch. Zur Z eit ist ein w eiteres Pum pw erk im Bau.
Im folgenden soli u b er zw ei vor kurzem fertiggestellte A bw asser
pum pw erke im S tad tg eb iete G elsenkirchen b erlchtet w erden.
I. P u m p w e r k G e ls e n k irc h e n -B is m a r c k .
Aus den friiheren V erOffentllchungen ist bekannt, daB im Nieder- schlagsgeblet der Em scher Bergbau um geht und ais Folgę davon B oden
senkungen auftreten. Die in Z ukunft zu erw artende H óhenlage des G e- landes Ist deshalb von g rundlegender B edeutung fflr die E ntw asserungs- entw iirfe. Die E. G. ais T reuhanderln der B ergbauindustrie in Vorf!ut- angelegenhelten berech n et die Einw irkung des A bbaues auf G rund der ihr vom Bergbau zur V erfflguug g estellten U n terlag en ; nach den Ergeb- nissen w erden dann Lage und G efalle der Y orfluter bestim m t.
A bb. 1. O bersichtsplan iiber die E ntw asserungs- g e b ie te der Pum pw erke G elsenklrchen-Bism arck
u. G elsenkirchen-H essler. m Oberhausen
Bahnhof Gelsenkirchen
u‘* - ‘—
Das G ebiet, auf das im vorliegenden F alle diese U ntersuchungen ausg ed eh n t w erden muBten, ist etw a 1000 ha groB und in Abb. 1 dar
gestellt. Es ist im Suden begrenzt durch d ie Bahnlinie O b erhausen—
W annę, im N orden und W esten durch die Bahnlinien E ssen— G elsen- klrchen-BIsmarck— W annę und G elsenkirchen-H auptbahnhof—G iiterbahn- hof Schalke, sow ie durch den Schw arzbach. Im O sten b ild et der Hflller- bach die G renze. Schw arzbach und H iillerbach sind schon vor vielen Jahren von der E. G. zur V erbesserung der V orflut und A bfiihrung von A bw asser ausgebaut w o rd e n 2). Das G ebiet zw ischen diesen beid en Vor- flutern entw assert durch den Sellm annsbach nach N ordw esten in die Em scher. Die W asserscheiden sind in dem stark b eb au ten G eb iete nicht genau festzustellen und haben sich im ubrigen infolge d er B odensenkungen mehrfach verschoben.
D er von d er Stadt G elsenkirchen teils offen, teils geschlossen aus- g eb au te Sellm annsbach nim m t zw ei w eltere offene V orfluter, den Kinnbach und den Blackm annsbach, auf. Das G efalle dieser beiden Bachlaufe hat sich im Laufe der Zeit infolge von B odensenkungen mehrfach geandert.
Zur Zeit entspricht es der E intragung in A bb. 1 (einfache Pfeile). Die
*) Im folgenden mit E. G. bezeichnet. — Vgl. hierzu: C a r p , Das Ab- w asserpum pw erk Schw elgern ln Hamborn a. Rh., Bautechn. 1928, H eft 20 u. 21. — R a m s h o r n , N eue A bw asserpum pw erke der E m schergenossen
schaft, Bautechn. 1930, H eft 20. — H e l b i n g , 25 Jah re E m schergenossen
schaft (Selbstverlag), und H e l b i n g E m schergenossenschaft und Lippe- verband In den Jah ren 1925 bis 1930 (Selbstverlag).
2) S t e c k h a n , A uskleidung von offenen A bw asserkanalen, B autechn.
1927, H eft 28 u. 30.
Einschnittstiefe des Kinn- u nd B lackm annsbaches Ist nur gering; schon in friiheren Zeiten konnten diese B achlaufe n u r in beschranktem Mafie ais stadtlsche V orfiuter benutzt w erden. Die Zeche, auf dereń A bbau die ungiinstige G elandelage zuriickzufiihren Ist, h at d ah er bereits vor vielen Jah ren zwei K analisationspum pw erke — Rottstrafie und Jacob- straBe — an g ele g t; sie sind ln A bb. 1 eingezeichnet. Mit Zunahm e der Senkungen vergrófierten sich in den letzten Jahren besonders im Kinn- b achgeblete die Entw asserungsschw ierigkeiten. Auf dem W ege der Ver- tiefung w ar ein b esserer Abflufi fiir die stagnierenden A bw asser nicht zu schaffen, w eil der W asserspiegel des H auptvorfIuters, des Sellm annsbaches, nicht m ehr g esen k t w erden konnte. H óhenlage und Leistung der beiden vorhandenen alten Pum pw erke Rottstrafie und Jacobstrafie reichten eb en falls fiir die W iederherstellung g eo rd n eter E ntw asserungsverhaitnlsse nicht aus; ein w eiterer A usbau der K analisation in dieser G egend zur Er- schliefiung von Sledlungsgebiet w ar ohne vollkom m cne N euregelung der V orflut undenkbar.
Auch im w estllchen, durchw eg kanalisierten S tad tg eb iete w urde die V orflut einiger H auptkanale durch Senkungsm ulden gestórt. In den ab- gesunkenen K analstrecken lagerte sich d er Schlam m ab, faulte und fiihrte so zu unertraglichen M iBstanden, besonders auch durch V erengung d er Q uerschnitte.
Die B erechnung der kiinftig zu erw artenden Senkungen ergab, daB die E ntw asserungsschw ierigkeiten noch zunehm en wfirden.
D iesem muBte rechtzeltig durch einen um fassenden Ent- w asserungsplan v o rg eb eu g t w erden. S eine G rundziige sind in Abb. 1 eingetragen. D rei E n tw asserungsgeblete sind zu unterschelden. Das G eb iet I in Grófie von 442 ha liegt am tlefsten , seine K analisation hat keinen freien Abflufi m ehr zur Em scher. D aher w urde zu seiner Entw asserung ln d er G egend der voraussichtlich gróBten S enkungen ein neues P um pw erk — G elsenklrchen-B ism arck — vorgesehen.
In einem Tiefkanai flieBen ihm von O sten die A bw asser des vereinigten Kinn- und Blackm annsbaches zu. D iese beiden Bachlaufe sollen fiir den AnschluB der Kanalisation vertieft und m it g latter Sohle au sg ek leid et w erden; sie er
halten die ln Abb. 1 durch D oppelpfeile gekennzelchnete G efailerlchtung. D er tlefste Punkt des w estlichen K anal- netzes w ird ebenfalls durch einen Tiefkanai an das Pum pw erk angeschlossen. (Er ist im Jahre 1931 von der S tad t G elsen
kirchen bereits ausgefuhrt. D er Bau des Ostlichen Tiefkanals ist fur 1933 geplant.)
Zur E ntw asserung des G ebietes II in Grófie von 160 ha gib t es zwei M Oglichkeiten; es kann entw eder mit freler Vorflut an den Schw arzbach angeschlossen od er gem einsam m it G eb iet I durch das n eue Pum pw erk kiinstllch entw assert w erden. Im ersten F ali mufi ein neuer, langer Kanał zum Schw arzbach hergestellt w erden, der ab er nur sehr schw aches G efalle erhalten kann und daher grofie A bm essungen und K osten erfordert. Bel der zw eiten M oglichkeit, dem Anschlufi des G ebietes II an das n eue Pum pw erk, kann das K analsystem in sein er jetzigen Lage und G efalle- richtung ohne A banderung b estehen bleiben. Dic W irtschaftllchkeitsberech- nung entschied zugunsten der zw eiten M oglichkeit. D er Entschlufi w urde noch insofern erleichtert, ais ein Kanał zum Schw arzbach bei dem geringen G efalle gegen je d e ungiinstige Senkung sehr em pfindlich gew esen w are.
Das G ebiet III — 295 ha grofi — w ird durch den Sellm annsbach entw assert. Er durchąuert das tlefliegende G eb iet I, w obei seine Sohle bei fortschreitenden S enkungen so hoch gehalten w erden mufi, dafi stets g u te V orflut zur Em scher b esteh en bleibt. D er Sellm annsbach nim m t auch die ihm durch zw ei D ruckrohrleitungen zugefiihrten A bw asser des neuen Pum pw erks auf. Die fur diesen Bachlauf im Zusam m enhang mit dem Bau des Pum pw erks erforderlichen R egulierungsarbeiten sollen hier nicht w eiter eriautert w erden.
A. D a s P u m p w e r k .
W ie b ereits bem erkt, ist die Lage des Pum pw erks durch das spater zu erw artende Senkungstief bestim m t. Es gelang, ln d er stark bebauten G egend noch einen freien Platz zu finden, der in dieser B eziehung und auch hinsichtllch der neu zu erbauenden Tiefkanale u nd der A bleitung der hochgepum pten W asser gunstig liegt. Abb, 2 zeig t das Pum pw erk in
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Grundrifi und Schnitten. In den oben offenen P um pensum pf m unden an den Schm alseiten die beiden T iefkanale von O sten und W esten etw a 8,5 m unter G elSnde ein. Grofie Rechen- anlagen halten die groben Sperrstoffe von den P um pen zuriick; die gew óhnlichen Schm utz- stoffe des hauslichen A bw assers w erden von den Pum pen m it gefórdert. An die eine B reitseite des Pum pensum pfes schliefit sich ein P um penraum fiir vier tiefliegende K reisel- pum pen mit elektrischem A ntriebe durch steh en d e W ellen an; diese A nordnung h at den aus ahnlichen A usfuhrungen bereits bekannten V orteil, dafi die P um pen stets gefiillt sind und nicht angesaugt zu w erden b rau ch en 3).
3) B e y e n b u r g , N euere A bw asserpum pw erke, ihre Errichtung und ihr B etrieb mit besonderer Berucksichtlgung der V erhaltnisse im R heinisch-W estfalischen Industriegebiet, G esund.-Ing. 1930, Heft 29 vom 19. Juli.
„ o n „ „ , „ , , die bautechnik
/H U R a m s h o r n , Zwei neue A bw asserpum pw erke d er E m schergenossenschaft usw. Fachscin-ift f. d. ges. Bauingenicurwesen
§
jotir^ini; ' i i R a m s h o r n , Zwei neue A bwass erpumpw erke der Emschergenossenschaft im Stadtgebiete Gelsenkirchen 281
A bb. 5. Pum pw erk G elsenklrchen-B ism arck.
A ushub der Baugrube.
Abb. 6. Pum pw erk G elsenkirchen-B ism arck.
Das bis O b erk an te Spundw and fertiggestellte Bauwerk.
B. D ie P u m p e n .
Die beiden kleinen P um pen fordem in eine D ruckrohrleitung von 750 mm Durchm., die beiden grofien in eine solche von 1200 mm Durchm.
Die H auptabsperrvorrlchtungen d er D ruckrohre befinden sich in einem b esonderen, oben offenen Schacht, der vom H auptbauw erk ausgekragt und vom M otorengeschofi zuganglich ist. Die Saugrohre der Pum pen kónnen ebenfalls durch Schleber im P um penkeller abgeschlossen w erden.
Schnitt A— B zeigt die Fiihrung d er D ruckrohre bis zu ihrer Einm iindung ln den Kanał des Sellm annsbaches.
Pum pen- und M otorenleistung sind nachstehend zusam m engestellt.
P u m p e n M o t o r e n
Nr. 1/sek rimnx PS
rd.
Spannung
V
1 500 7,5 82 380
2 500 7,5 82 380
3 1250 6,5 190 5000
4 1250 6,5 190 5000
Der Strom w ird ais D rehstrom von 5000 V Spannung geliefert. Die beiden grofien M otoren laufen mit dieser Spannung, die beiden kleinen mit 380 V. D er hierfiir erforderliche Transform ator ist im M otorengeschofi untergebracht. Die P um pen w urden von Frerichs, O sterholz-Scharm beck, die M otoren von den M affey-Schw artzkopff-W erken, Berlin, g eliefert; sie w erden seibsttatig durch eine D ruckluftsteueranlage in Betrieb gesetzt.
Abb. 4. Pum pw erk G elsenkirchen-B ism arck.
G rundw asserabsenkung und A bram m en der Baugrube.
Die hierfiir erforderlichen A pparate sind im obersten Geschofi unter
gebracht.
Die A ufstellung der M otoren und Pum pen ging so vonstatten, dafi die einzelnen Teile ln den Schieberaum hinabgelassen und dann durch die grofie Seitenóffnung im M otorenraum abgesetzt w urden. Die Pum pen- teile befórderte der den M otorenraum iiberspannende Kran w eiter durch eine M ontageóffnung, die fiir gew óhnlich durch herausnehm bare Glas- prism enrahm en abgedeckt ist, in den P um penraum . Abb. 3 zeigt einen Blick ln den M otorenraum .
C. D ie B a u a u s f i i h r u n g .
Die Baugrube w urde zunachst bis zum G rundw asserstand auf O rd.
+ 37,60 NN ausgehoben. D arauf w urde ein e G rundw asserabsenkung ein
g ebaut, der W asserstand auf Ord. + 39,00 NN abgesenkt und der Boden bis auf die R am m ebene + 34,24 NN ausgehoben. Die eigentliche Bau
g ru b e w urde dann m it 7 m langen, b is auf die ganze Lange elngeram m ten S tahlspundbohlen B auart H oesch Nr. IIa eingefafit (Abb. 4). Das Ramm en geschah durch einen Ram m ham m er, der an dem A usleger eines Raupen- greifers hing. Die Bohlen konnten ohne beso n d ere Fiihrung, lediglich durch D rahtseilverspannung g ehalten, lotrecht eingeram m t w erden. Den w eiteren Boden hob der Raupengreifer aus, nachdem die S pundbohlen am K opfende g egeneinander ausgesteift w aren (Abb. 5). Die B augrube w ar vollkom m en trocken, da die S pundw ande dicht hielten und die Sohle im festen M ergel lag. D ie Sohle w urde durch eine B etonschicht aus- g eglichen, sodann in geringem A bstande von der S pundw and eine einen Stein starkę Z iegelm auer bis U nterkante A ussteifung hochgefiihrt und an der Innenseite g ep u tzt; den auf diese W eise en tstan d en en Trog kleidete eine Spezialfirm a mit einer m ehrlagigen D ichtung aus. G egen V erletzung beim B etonieren schiitzte eine Putzschicht. Darauf w urde die Elsen- b ew eh ru n g geflochten und das Bauw erk in einem Gufi bis U nterkante A ussteifung fertiggestellt. U ber der B augrube hing an einem grofien D reibeinkran die G iefirinne, die den ganzen Bau bestreichen konnte. Die K óm ung des fur den Beton v erw endeten K ieses w urde nach einem bereits friiher beschrlebenen V erfahrenJ) durch G robkieszusatz von 2 bis 30 mm
■*) R a m s h o r n , N eue A bw asserpum pw erke der Em schergenossenschaft, B autechn. 1930, H eft 20.
Die tiefe Lage des B auw erks u n ter G elande ermOglichte es, alle Be- triebsanlagen auf drei Stockw erke zu v ertellen und die G rundfiache auf das Mafi von rund 10 X 6,5 m zu beschran- ken. W ahrend b e i friihe- ren P um pw erken die M otoren, Transform ato- re n , Schaltanlagen auf einem g e m e i n s a m e n F lur iiber dem P um pen
raum angeordnet w aren und viel Platz bcan- s p ru c h te n , w urden sie hier auf zwei G eschosse so verteilt, dafi im ersten Geschofi iiber dem P u m p en k eller nur die M o
toren und ein Trans
form ator, im zw eiten dariiber die Schaltzellen sow ie die selbsttatige Abb. 3. Pum pw erk G elsenkirchen-B ism arck. D ruckluftsteueranlage
Blick in den M otorenraum . untergebracht sind (Schnitt A — B). DerFufi- boden des obersten G eschosses b esitzt in d er M itte eine durch ein G elander abgeschlossene O ffnung von 2,5 X 1.5 m , durch die man die M otoren im unteren Geschofi iiberbllcken kann. T reppenanlagen ver- binden alle drei G eschosse.
r t n r t , r~ DIE BAUTECHNIK
2 o ż R a m s h o r n , Zwei n eue A bw asserpum pw erke der E m schergenossenschaft usw . F a c iis c iiriit f .d .g e s .B a u i n g e n i e u r w e s e r .
Abb. 8. Pum pw erk G elsenkirchen-B ism arck. G esam tansicht.
einer Luftschicht v erb len d et. D a, w o K linkerverbiendung und M auer
w erk einander b eriihrten, z. B. an den Tiiren und Fenstern, w urde eine sorgfaitige Dichtung zw ischengelegt. Das B etondach des M aschinen- hauses w urde ais pfettenloses Faltdach nach der B erechnung von ®r.=3ng.
C raem er, Frankfurt, ausgefiihrt. Abb. 7 zeig t eine Innenansicht des obersten G eschosses m it dem Faltdach. Das W ohnhaus b esitzt ein H olzdach und ist doppellagig abgedeckt. Abb. 8 zeigt den Bau nach der Fertigstellung.
Es kostete:
das Pum pw erk (M assivbau) . . 165000 RM das W ohnhaus mit W erkstatt . . 15300 „ d ie M a s c h in e n a n la g e ... 100000 , die D ru c k ro h rle itu n g ... 19700 „ zus. rd. 300000 RM
Den im Boden liegenden Teil des Pum pw erks fiihrte die Firm a H olzm ann & Co., D usseldorf, den H ochbau die Firm a Stecker & Roggel, G elsenkirchen aus. Die architektonische G estaltung stam m t von Professor S)r.=$Sng. cf;r. A lfred F i s c h e r , Essen.
II. P u m p w e rk G e ls e n k ir c h e n - H e s s le r .
Das zw eite im Stadtgeblete von G elsenkirchen errichtete Pum pw erk lieg t im S tadtteil H essler. Sein E inzugsgebiet ist 82 ha grofi und schliefit sich nach W esten an das Pum pw erk G elsenkirchen-B ism arck an (Abb. 1).
Bisher entw Ssserte der S tadtteil H essler durch einen groBen Kanał in der G rundstrafie nach dem bereits erw ahnten Schw arzbach. In den letzten Jahren verschlechterte sich das G efaile dieses Kanals Infolgfe von B odensenkungen im m er m eh r, bis schliefilich streckenw eise G egengefalle eintrat. D er Schwarzbach staute daher schon bei m ittleren W asserstanden w eit in das K analnetz h in ein ; bel H ochw asser war die V orflut ganz unterb u n d en ; K eller w urden u n ter W asser g esetzt. E ine V ertlefung des Schw arzbaches zur V erbesserung der V orflut w ar nicht m ehr móglich. Da ferner feststan d , dafi in Zukunft noch w eiter ungiinstige V eranderungen der G elandehóhen zu erw arten w aren, blieb nichts anderes tibrig, ais kiinstlich durch Errichtung eines
$ Pum pw erks V orflut zu schaffen. Das Pum pw erk w urde auch in diesem Falle w ieder an die S telle g elegt, die voraussichtlich am tiefsten slnken w ird, und gleichzeitig so , dafi das vor- handene K analnetz ohne U m legung besteh en bleiben kann;
nur ein kurzer Stlchkanal v erb in d et es m it dem Pum pw erk.
Der H auptkanal in der G rundstrafie w ird nach Inbetriebnahm e des Pum pw erks an der M iindung in den Schw arzbach zu- g em au e rt; durch die kiinftigen S enkungen k eh rt sich allm ah
lich sein G efaile in Richtung zum Pum pw erk um . Das hoch- gepum pte W asser w ird dem Schw arzbach durch eine Druck
rohrleitung aus S chleuderbeton zugefiihrt. Ihre Lage im G elande pafit sich etw a dem Kanał in der G rundstrafie an (s. Abb. 1).
so v e rb e sse rt, dafi die 3 0 % betragenden H ohl- raum e des R heinkieses auf 21 % herabgesetzt w urden. Die Setzprobe durfte b e i einer M ischung von 1 : 5 nicht m ehr ais 10 bis 12 cm Setzmafi er- g e b e n ; der Fiillungsgrad I K ittm asse des B etons \
\H o h lra u m e des K ie se s / errechnete sich zu 1,4.
Nach vorschriftsmafii- ger E rhartung des Betons w urde die V ersteifung herau sg en o m m en , nach- dem die Zw ischenraum e zw ischen B auw erk und Spundw anden m it Boden ausgestam pft w aren. Ab- bild. 6 zeigt diesen Zu- stand. Im V ordergrunde sieht man den Pum pen- sum pf m it den ausge- sparten E inm iindungen fiir die beid en Tiefkanaie. Die w eitere A usfiihrung ge- schah in der iiblichen W eise. Die D ichtung des B auw erkteiles oberhalb der Spundw andaussteifung w urde erst nach Fertig
stellu n g aller B ctonarbeiten aufgebracht, w obei auf einen sorgfaltigen Anschlufi an die bereits ausgefiihrte D ichtung geachtet w urde. Am SchluB d er B auarbeiten w urden die Spundw ande gezogen, was einige Schwierig- keiten b ereitete, da versehentlich die Bohlen mit der N ut voraus g e ram m t waren und der in diese eingeprcB te Boden die Reibung stark erhóhte.
Der im Boden liegende Teil des Bauw erks ist in E isenbeton aus
gefiihrt und ais Rahmen mit w aagerechter B ew ehrung berechnet. Mit Riicksicht auf B ergsenkungen w urde hierbei ein F reiliegen eines Teiles d er Sohle angenom m en.
An das Pum pw erk ist eine W ohnung fiir den W arter angebaut. Sie enthalt eine W ohnkiiche m it Kochnische sow ie zw ei Schlafzlm m er. Aufier
dem Ist noch ein D ienstraum , der vom Eingangsflur besonders zugangiich ist, vorhanden; er dient auch zur U nterbringung der V ertretung des W Srters in K rankheits- und U rlaubsfallen. Im K eller sind aufier den er- Abb. 7. Pum pw erk G elsenkirchen-B ism arck.
Schaltraum mit Faltw erkdach und Durchblick nach dem M otorenraum .
Schnitt A S Schnitt C-D
A. D a s P u m p w e r k .
D er Pum penraum w urde ais Senkbrunnen von 6,50 m Durchm. ausgefiihrt, und zw ar der Brunnenkranz ln E isen
b eton, der Brunnen in K linkerm auerw erk. Die erforderlichen Schachte fur T rep p en , S chieber, Licht und A blaufól aus den Schaltzellen sind m it dem B runnenm auerw erk fest v erbunden.
Der Z ulaufkanal, der den tiefsten Punkt des K analsystem s mit dem Pum pw erk v erblndet, ist vor der E inm undung in den Brunnen trlchterartig verbreitert. G robe Sperrstoffe w erden durch einen im Brunnen liegenden Rechen zu ruckgehalten;
dieser ist von dem im Brunnen liegenden E isenbetonlaufsteg forderlichen W irtschaftsraum en
noch ein Trockenraum sow ie die H eizung fur das Pum pw erk unter- gebracht, ferner in einem Keller- anbau eine W erkstatt, iiber der sich ein Stall befindet. D er Pum pcnw Srter kann bei schlech- ter W itterung durch den Helz- keller zur W erkstatt und von dort in den M otorenraum des Pum pw erks gelangen.
D er H ochbau ist In Ziegei- m auerw erk ausgefiihrt und mit Klinkern u n ter Z w ischenschaltung
Abb. 9. Pum pw erk G elsenkirchen - H essler.
J a h r g a n g l l H e ft 22
26. M ai 1933 R a m s h o r n , Zwei neue A bwass erpumpw erke der Emschergenossenschaft im Stadtgebiete Gelsenkirchen
Abb. 12. P um pw erk G elsenkirchen-H essler.
V ersiegeln des O berschieberinges mit der E isenrohrleitung.
Abb. 13.
Pum pw erk G elsenkirchen-H essler.
A ufbrlngen der O berschiebem uffe.
Abb. 14. Pum pw erk G elsenkirchen-H essler.
F ertig g estellte V erbindung zwischen Beton und Eisenrohr.
aus leicht zu reinigen. Das in verhaltnism 3Big geringem U m fang anfallende R echengut wird iiber die Treppe nach oben befórdert oder durch eine iiber G eiande befindliche segm entfO rm ige O ffnung des B runnens heraus- gezogen. D iese auch fur die Entliiftung sehr w ichtige O ffnung — die Dampfe des w arm en A bw assers steigen bei nicht geniigender E ntliiftung in den M otorenraum — w urde durch Z ur(ickverlegen der einen Aufien- w and des M otorenraum es geschaffen. Die A nordnung der fiir das einw and- freie A rbeiten der Pum pen u nbedlngt erforderlichen Rechenanlage im Brunnen selb st ist auBerordentllch kostensparend g eg en u b er friiheren Aus- fuhrungen, wo die Rechen In einem besonderen, tiefen Schacht aufierhalb des P um penbrunnens lagen. D er E isenbetonsteg tr3gt nach d er Innen- seite des B runnens zu noch ein 1,20 m hohes Schutzgitter, das bei sehr hoch ansteigendem W asser ebenfalls ais Schutzrechen wlrkt.
Der Brunnen ist durch eine E isenbetondecke gegen den M otoren
raum abgeschlossen. In diesem befinden sich die M otoren n ebst den erforderlichen elektrischen E inrichtungen.
D ie M a s c h i n e n . Die erforderliche HOchstleistung des Pum pw erks w urde zu 1 m3/sek errechnet und gleichmafiig auf drei Pum pen verteilt.
Diese sind auch bei dieser A nlage tief im Brunnen gelag crt und w erden durch steh en d e W ellen angetrieben. Die M otoren schalten sich sclbsttatig durch eine D ruckluftsteueranlage ein und laufen m it 1000 V Spannung.
Sie w urden vom Sachsenw erk in D resden geliefert. Die P um pen stellte die M aschinenfabrik Balke AG in Bochum her. Abb. 9 zeigt die bauliche D urchbildung des Pum pw erks und die A nordnung der M aschinen.
Abb. 11.
V erbindung zw ischen E isenrohr und E isenbetonrohr.
A bb. 10. N orm alc V er- bind u n g der Schleuder-
betonrohre.
D r u c k r o h r l e i t u n g . Die nach dem Schw arzbach hinfiihrende Druck- rohrleitung hat 800 mm Durchm. und ist rd. 860 m lang. Sie b esteh t aus 3,60 m langen Schleuderbetonm uffenrohren, die nach B auart V ianini von der Firm a C arstanjen & Co., D uisburg, h erg estellt und iiber rd. 50 km Landw eg auf Lastw agen zur B austelle gefahren w urden. Ihre V erw endung ergab rd. 8000 RM E rsparnisse g e g en u b er Eisenrohren, entsprechend 2 0 % der Baustoff- u nd V erlegungskosten. Starkę K rtim m ungen am AnschluB der Leitung beim P um pw erk und auf der Strecke, fcrner bei einer U nter- diikerung frem der L eitungen w urden in E isenrohren ausgefuhrt. Be
sondere A ufm erksam kelt w ar den R ohrverblndungen mit Riicksicht auf die infolge des B ergbaues zu erw artenden Z errungen und Pressungen im Erdreich zu w idm en. Die sonst iibliche M uffenverbindung mit Teerstrich und Z em entvcrgufi konnte m it Riicksicht auf die zu erw artenden Be- w egungen h ier nicht an g ew en d et w erden. Abb. 10 zeigt die hier aus-
gcfiihrte norm ale V erbindung. Die M uffen haben eine Tiefe von 155 m m ; das Schw anzende w ird jedoch nur 145 mm eingefiihrt, es b leib t also ein Zw ischenraum von 10 mm. Die D ichtung geschieht hauptsachlich durch einen G um m iring, der vor dem V erlegen auf das Schw anzende stram m aufgepaBt w ird und sich beim Einfiihren in die Muffe auf das keilfOrmig ausgebildete Schw anzende aufschiebt und dabei stark zusam m engeprcBt wird. Eine w ulstartlge ErhOhung verhindert das Ablaufen des Ringes.
Die beiderseits des G um m iringes verbleibenden H ohlraum e w erden teils mit Bitum en vergossen (AuBenseite), teils mit dem Spezialm uffenkitt Palesit ausgefiillt (Innenseite); der letztere w ird vor dem Zusam m en- schieben der Rohre in reichlicher M enge vor dem G um m iring auf der w ulstartigen ErhOhung sow ie an der schragen W andung der Muffe auf- gebracht. D er durch die B ew cgung des G um m iringes auf der schiefen E bene des Schw anzendes beim Z usam m cnschieben der Rohre en tsteh en d e freie Raum w ird durch den nachdriickenden K itt yollkom m en ausgefiillt.
Vor dem G um m iring w ird sodann ein p latt geschlagener Teerstrick ein- gestem m t und schliefilich der nach auBen v erbleibende H ohlraum mit Bitumen u n ter Z uhilfenahm e einer GuBschelle vergossen. D er 10 mm breite Raum zw ischen den einzelnen Rohren w ird von innen ausgespachtclt.
Die V erbindung zw ischen Eisen- und B etonrohr ist auf Abb. 11 d ar
gestellt. O ber das Ende des E isenrohres w ird eine aus zw ei Einzelringen b esteh en d e Eisenbetonm uffe von gleichen A bm essungen w ie .die der nor- m alen S chleuderbetonrohre geschoben und m it dem Eisenrohr durch Bltum envergufi dicht und elastisch v erbunden. D iese Eisenbetonm uffe wird m it dem Schw anzende des anschlieBenden Schleuderbetonrohres in der bereits beschriebenen W eise v erbunden. Die E isenbetonm uffe wird.
in zw ei A rbeitsvorg3ngen aufgebracht, und zw ar zuerst der innere Ober- schlebering. Der Zw ischenraum zw ischen diesem und dem Eisenrohr wird mit Bitum en ausgegossen.
Abb. 12 zeigt diesen A rbeitsvorgang. Die eigentliche U bcrschiebc- muffe h3ngt im K ettenzug. Im V ordergrunde liegt das S chleuderbetonrohr, im H intergrunde das anzuschlleB ende E isenrohr m it einer EinsteigeOffnung.
Im Bllde rechts vor dem O berschiebering liegt auf dem Schw anzende des E isenbetonrohres der G um m ldichtungsring. In Abb. 13 w ird die U ber- schlebem uffe iiber den m it Z em entbrei bcstrichenen O berschiebering g e schoben. Ein AusgieBen ist w egen des geringen Z w ischenraum es der beiden M uffenteile nicht mOglich. In Abb. 14 wird die O berschiebem uffe durch H olzstem pel in ihre endgiiltige Lage geprefit. Schliefilich wird die schw albenschw anzfórm ige A ussparung d er O berschiebem uffe gegen das Eisenrohr mit Bitum en ausgegossen.
Es ko steten :
das Brunnen- und M otorenhaus . . . . rd. 20 000 RM die P u m p e n ... 20 000 . die M otoren und die H ochspannungsanlage . . 15 000 , die D r u c k r o h r le itu n g ... 28 000 „ das V erlegen der D ruckrohrleitung . . . . . 15000 »
zus. rd. 98 000 RM.
Das Pum pw erk w urde von der Firma H. H agen, H am born, g eb au t;
die D ruckrohrleitung verlegten die Firm en Stecker & Roggel, G elsen
kirchen, und Fritz Hirsch, Essen-B redeney, in A rbeitsgem cinschaft.
A lle R ech te v o rb c h a tte n .
Der Umbau d es L ungw itzbachviaduktes in Glauchau.
Von R eichsbahnrat M ax W e lte , G lauchau.
Am O stende des Bahnhofs G lauchau fiihren zwei WOlbbriicken iiber das Lungw itztal, von denen die siidliche mit sechs Ó ffnungen im Ja h re 1856 fiir die E isenbahnlinie D resden—W erdau und die nordliche mit vier Bogen im Jahre 1874 fur die M uldentalbahn erb au t w urde (Abb. 1). B eide sind zw eiglelsig angelegt und w aren aus den in d er U m gebung von G lauchau vorkom m enden G esteinsarten, hauptsachlich Phyllitschiefer, herg estellt w orden. Da die Briicken den dam aligen Z eitverhaitnissen entsprechend keinerlei A bdichtung aufw eisen, h aben sie durch die Einw lrkung des
Regens, durch Frost und H itze sehr g elitten (Abb. 2). Sie haben ferner durch die stark gestiegenen B elastungen derartige SchSden erfahren, dafi man sich im Jahre 1931 zu ihrer vollst3ndlgen E rneuerung entschliefien mufite. Mit den A rbeiten w urde Anfang 1932 begonnen. Da gleich- zeltlg der U m bau des Bahnhofs G lauchau die H erstellung guterzuglanger G leise bedingte, die nur durch eine V erl3ngerung der G leisanlagen nach O sten zu zu erreichen war, m achte sich auch eine V erlegung der Ein- fiihrung der M uldentalbahn in den Bahnhof G lauchau erforderllch, so dafi
0 0 . DIE BAUTECHNIK
z o 4 W e i t e : Der U mbau des Lungwitzbachviaduktes in Glauchau F a c h s c h rift f. d. ges. B a u ln g e n le u rw e sen
Abb. 2. Blick auf das schadhafte M auerw erk.
Kampfern 112 cm dlck. Eine O ffnung dient zur D urchfuhrung des L ungw itzbaches (rd. 42 m 2 H ochwasserprofil), die andere ist fiir den K om m unikationsw eg N iederlungw itz—Reinholdshain- und die Autofern- strafie W estsachsen— O stthiirlngen bestim m t.
Abb. 3. A bstelfung d er Baugrube.
fiir den G rundbeton nOtig m achte. Der G rilndungskfirper ist deshalb mit einer ein Stein dicken K linkerschicht in T onerdezem ent bis 1 m iiber dem hCchstcn G rundw asserstand u m m antelt w orden.
Die G rundgrabungsarbeiten g estalteten sich zum Teil ziem llch
Abb. 5. Lehrgeriist. Abb. 8. Fertige Bogen des ersten Bauabschnittes.
Der n eue V iadukt mufi w egen A ufrechter- haltung des B etriebes in drei A bschnitten erbaut w erd en , von denen der m itte lste , der zuerst h er
zustellen ist und der zwei G leise aufzunehm en hat, gerade noch zwischen den beiden alten Brucken Platz finden konnte. Nach U ber- leitung des B etriebes auf die beiden neuen G leise werden die alten Brucken abgebrochen, und dann wird im zw eiten und dritten B auabschnitt der n eue V iadukt beiderseits um ein G leis verbreitert.
Die drei Einzelbriicken sind 4,8 m , 10,75 m und 6,40 m breit.
Die U ntersuchung des G rundw assers ergab einen G eh alt an S 0 3, d er zw ar mSSig w ar, ab er doch b e
sondere Schutzm aBnahmen Abb. 4. A bfangung des B ahnkórpers zw ischen den beiden alten Brucken.
Abb. 1. A nsicht der beiden alten Brucken.
nunm ehr an S telle der beiden alten, zw eiglelslgen Brucken eine einheit- liche viergleisige Briicke errichtet w ird. G ew ahlt w urde eine Eisenbeton- bogenbrucke mit nur zw ei O ffnungen von je 29,26 m Lichtw eite und 6,48 m PfeilhOhe. Die Briickenbogen sind im Scheitel 67 cm und an den
J a h rg a n g 11 H e ft 22
2 6 . M ai 1933 W c l t e , Der Umbau des Lungwitzbachviaduktes in Glauchau 2 8 5
schw ierig, da zwei stark w asserfiihrende Schichten, davon eine in Schw cm m - sand, zu durchdringen w a
ren, eh e in durchschnitt- lich 5 m Tiefe fester B au
grund (Rotliegendes) er
reicht w urde. Die Bau
g ru b e mufite deshalb b e sonders sorgfaitig abge- steift w erden (Abb. 3).
Noch schw ierlger ge- staltete sich b ei etw a 12 m freier Hóhe und in unm it- telbarer N ahe der Betriebs- g leise die A bfangung des Erdreichs beim N ieder- bringen des zw eitenW ider- la g e rs, das den Raum zw ischen den Endw ider- lagern der beiden alten Brucken gerad e ausfiillte.
H ier w urden zunachst etw a 15 m lange Schienen Abb. 6. E isenbew ehrung d er G ew ólbe. eingeram m t und nach dem
Bahnhof G lauchau zu mit D rahtseilen verankert. Dann w urde die die beiden Brucken verb ln d en d e F u tterm au er abgebrochen. D er A bteufung folgend w urden zw ischen den Schienen Bohlen eingezogen und drei starkę I- T r a g e r von Brucke zu Briicke eingespannt, die durch doppelte Sprengw erke gegen das M auer
w erk verspreizt w orden sind (Abb. 4). D iese A usfiihrung hat Senkungen der benachbarten Be- trlebsgleise v erh u tet und auch einem vierzehntagigen Landregen standgehalten.
Abb. 5 zeigt das L ehrgeriist und A bb. 6 die B ew ehrung der Bogen und die F órderanlage fiir
den Beton. Es w urde in fiinf A bschnitten b e to n ie rt, zunachst iiber dem Scheitel, dann an den K am pfern und zuletzt an den beiden Zwischen- stiicken. Um in keinem dieser A bschnitte A rbeltsfugen eintreten zu lassen,
w urde ununterbrochener Betrieb eingerichtet, also auch nachts bei elek- trischcr Beleuchtung g earb eitet (Abb. 7). Abb. 8 zeigt die fertiggestellten Bogen des ersten B auabschnitts.
Der zw eite B auabschnitt w urde im H erbst 1932 fertiggesteilt. Der dritte B auabschnitt kann w egen der iibrigen B auarbeiten, D am m schuttungen, W egcverlegungen u. dgl. erst im Jahre 1933 in Angrllf genom m en w erden.
Abb. 7. K iinstliche B eleuchtung der Baustelle.
Der G esam teindruck der fertigen Brucke ist aus Abb. 9 zu ersehen.
Die A usfiihrung ist einer A rbeitsgem einschaft iibertragen, die sich aus folgenden Firm en zusam m ensetzt: Carl Brandt, D resden, C. Bróm m e, Leipzig, Dyckerhoff & W idm ann, D resden, Max Pom m er, Leipzig, und
Abb. 9. A nslcht der fertigen Brucke.
Max G otthilf Richter, K am m erling & Co., Leipzig. Die E rdarbeiten und W egeverlegungen w erden von der Firm a A lbin N eum ann in Leipzig aus- gefiihrt.
Die W a s s e r b e w e g u n g in du rchlassigen B odenschichten.
Von ®r.=3ng. C hr. K e u tn e r, Privatdozent an der Technischen H ochschule Danzig.
(M itteilungen d er Y ersuchsanstalt fiir W asserbau der Technischen H ochschule Danzig.) I. A llgem ein e G rundlagen.
Eines der w ichtigsten P roblem e der H ydrom echanik, das bis heute noch keine allgem ein befriedlgende L ósung gefunden hat, ist die W asser
bew egung in durchlassigen B odenschichten, z. B. im Sande. Bereits im Jahre 1856 erm ittelte D a r c y 1) auf G rund von F ilterversuchen ein G esetz, das allerdings schon zwei Jah re spater von B o r n e m a n n 2) angezw elfelt w urde. In den darauffolgenden Jah rzeh n ten w urde haufig versucht, durch Erm ittlung von analytlsch ab g eleiteten od er auf G rund von Versuchen bestim m ten Abflufiformeln der Lósung dieses A bflufiproblem s n aher zu kom m en. Von den Forschern, die sich mit diesem Problem beschaftigt haben (u. a. F o r c h h e i m e r , K r e y , K r ó b e r , K y r i e l e i s , T h i e m und besonders S m r e c k e r ) , b ejah en die einen, w enn auch bedingt, das Darcysche G esetz, w ahrend es die anderen ab lehnen. Die V ersuchsergebnisse, die aus den im folgenden beschriebenen V ersuchen g ew onnen w urden, er- fuhren aus diesem G runde die verschiedenartigste A usw ertung. D urch dieses V erfahren schaiten sich am Ende der U ntersuchung die Faktoren heraus, von denen die G rundw asserbew egung abhangig ist. Es soli hier dcm nach nicht z. B. der D urchlasslgkeitsbeiw ert einer bestim m ten Sand- sorte erm ittelt, sondern allgem ein der V ersuch unternom m en w erden, die G esetze der G rundw asserbew egung zu erforschen. Der V ersuchssand war aus diesem G runde, w ie folgende G ew ichtsanalyse zeigt, so gew ahlt, dafi Korngrófien u n ter 0,5 mm , die gegebenenfalls durch die W asser
b ew egung fortbew egt w urden, nur in geringem Mafie vorhanden w aren.
Bei dieser Wahl w urde bew ufit von der N aturahnlichkeit der Boden- zusam m ensetzung abgegangen, um eindeutige und klare Stróm ungsvorg3nge zu erhalten. Diirfte doch in d er N atur kaum eine w asserfiihrende Boden- schicht vorhanden sein, die in ihrer ganzen Dicke einigerm afien gleiche K ornzusam m ensetzung besitzt u nd dam it eine gleichmafiige W asser
bew egung zur Folgę hat.
’) D a r c y , Les Fontaines publiąues de la ville de Dijon. Paris 1856.
2) B o r n e m a n n , Darcys n eue V ersuche iiber die B ew egung des W assers in K analen und Róhren. Z ivillngenieur 1858, S. 125.
Fiir w asserbauliche G rundw asseruntersuchungen sind von den ver- schiedenen V ersuchsanordnungen zwei charakteristische zu nennen, nam lich die „T rogversuche“ und die „ Róhren v ersuche“. Ais V ersuchsanordnung w urde die erstere gew ahlt, da bei ihr der G rundw asserspiegel und die A bsenkungsfiache unm ittelbar erzeugt w ird und sofort erm ittelt w erden kann. Aufierdem standen diesen V ersuchen die Erfahrungen bei Obungs- versuchen der S tudierenden der Technischen H ochschule Danzig in der V ersuchsanstalt fiir W asserbau, die Prof. Si\=2>ttg. R. W l n k e l vor Jahren in den U nterricht einfiihrte, zur V erfiigung. ln neuester Zeit z. B. er- m ittelte B o c k 3) auch durch „T rogversuche‘ den D urchlasslgkeitsbeiw ert v erschiedener eingeschlam m ter und eingestam pfter Sande.
II. Die V ersuchseinrich tungen und V ersu ch su n terlage n . D er sogenannte ,T ro g “ b esteh t aus einem durch Holz versteiften B lechkasten, der durch zwei M essingsiebe in drei K am m ern g etcilt wird.
Zwischen den beiden Sieben, d ereń M aschenw eite 1 mm betrug, befand sich ais w asserfiihrende Bodenschicht d ie Sandm asse (Abb. 1). D er Boden des K astens stellt dann die undurchlassige Schicht dar. Er w urde genau w aagerecht eingestellt, so dafi der Anfangs- und der E ndąuerschnitt der Sandm asse die gleiche geodatlsche H óhe besafi. Eine der beid en Selten- kam m ern kann ais O berw asser- und die andere ais U nterw asserbehaiter eingerichtet w erden. Die eine Langsw and des G rundw asserkastens war aus grofien G lasscheiben g eb ild et, so dafi die D urchfeuchtung der uber dem G rundw asserspiegel befindlichen Sandschicht unm ittelbar beobachtet w erden konnte. Die Ausmafie des V ersuchskastens w a re n : B reite b — 0,2 m, A bstand zw ischen den Sieben, dem nach die A usdehnung (Dicke) der Sandschicht / , = 1,7 m, H óhe 0,5 m. D er Boden h atte an 16 Stellen in der M lttellinie A nbohrungen erfah ren , an die M essingstutzen angelótet waren. G um m ischiauche v erbanden sie m it W asserstandrohren, so dafi in jew ells 0,1 m A bstand der W asserdruck und dam it die Grófie d er
3) B o c k , Sickerlinien bei hohen Kanaldammen. Bautechn. 1932, Heft 20, S. 259.
286 K e u t n e r , Die W asserbewegung in durchlassigen Bodenschichten DIE 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 sen
A b b . 1. undurchtassige Schicht
A bsenkung in der Sandm asse auf 1/2 mm genau abgelesen w erden konnte.
Die H ohe des O berw asser- bzw. U nterw asserspiegels konnte m ittels Ober- 13ufe ebenfalls auf 1/2 mm genau eingestellt und unveranderllch gehalten w erden. Die die S an d siasse durchstrO m ende W asserm enge w urde am U nterw asseriiberlaufrohr m ittels S toppuhr und Mefiglas bestim m t. Die V ersuchsdauer b etru g jew eils zw ei Stunden, da bei einer Reihe von Vor- versuchen beobachtet w erden k o n n te, dafi nach diesem Zeitraum die W asserbew egung bel dem vorhandenen V ersuchsm aterial ihren vollen B eharrungszustand erreicht hatte. Je felnkOrniger das M ateriał ist, um so langere Zeit (oft bis zu 24 S tunden und dariiber) w ird benOtigt, bis dieser StrOm ungszustand eintritt. In jed er V ersuchsreihe w urden die V ersuche in d erselben Relhenfolge unternom m en. Z. B. w urde das O berw asser auf 0,45 m eingestellt, das U nterw asser betrug beim ersten V ersuch 0,02 m, beim zw eiten 0,04 m usf. Dadurch, dafi das U nterw asser allm ahlich angestaut w u rd e, konnte die D urchfeuchtung des Sandes oberhalb der G rundw asseroberfiache durch die G lasscheiben g enau verfolgt w erden.
Der Sand w urde, nachdem er sorgfaitig g esieb t war, in die Sand- kam m er eingeschiittet. Einige Tage lang w urde, um den Sand zu ent- stauben, m it grOBtem D ruckunterschied —t u , Abb. 1) W asser durch die M asse hindurchgeschickt; d er Sand en th ielt:
KorngróBe zw ischen 0 mm und 0,5 mm . . 0,29 G ew .-% , 0,5 . „ 1,0 , . . 17,83 1.0 . . 1,5 , . . 51,90 1,5 . . 2,0 „ . . 24,47 2.0 „ „ 2,5 , . . 5,30 S i e b v e r l u s t ...0,21
Zusam m en 100,00 Gew.-°/0.
Drei V iertel der Sandm asse hatten also eine KorngrOfie zwischen 1 und 2 m m ; nur ein verschw indend kleiner Teil kann gegebenenfalls durch die W asserbew egung m itgespiilt w erden. Durch diese Z usam m en
setzung w urde eine V erkiirzung der V ersuchsdauer erreicht und auBerdem eine allm ahliche V erstopfung der Sandporen verhiitet.
Das Porenvolum en a w urde auf folgende W eise bestim m t: Es w urden g en au 500 cm 3 trockener, en tstau b ter Sand in einem MeBgefafl abgem essen.
Der Sand w urde in dieses lagenw eise eingestam pft, und zw ar u n ter einem Druck, der ungefahr ein er Sandschicht von 0,3 m in d er unteren Lage und von 0,1 m in der oberen Lage entsprlcht. Dadurch erh ielt man eine an g en ah ert ahnliche D ichte des Sandm aterlals w ie in der Sandkam m er.
In ein anderes Mefigefafi mit genau 500 cm 3 W asser w urde die abgem essene Sandm enge langsam eingeschiittet, das G anze g u t durchgeschiittelt und einige Z eit stehengelassen. D adurch w urde erreicht, daB nur m ehr un- b e d e u te n d e L uftreste in dem G em isch von Sand und W asser vorhanden w aren. 500 cm 3 Sand und 500 cm 3 W asser ergaben ais M ischung nur 820 cm 3. D em nach w aren in der Sandm enge 180 cm 3 Luft enthalten oder das Porenvolum en a = 0,36. D ieser V ersuch w urde mit verschiedenen Sand- und W asserm engen w iederholt. Es ergab sich ais M lttelw ert fur diese S andzusam m ensetzung « = 0,36.
Noch einem anderen F aktor ist bel diesen U ntersuchungen die aufierste Sorgfalt zuzuw enden, nam lich der W assertem peratur. Bei den V ersuchen, die im Friihjahr 1932 unternom m en w urden, w urde das W asser unm ittelbar der W asserleitung entnom m en. Im Laufe der fortschreltenden Jahreszeit w urde das L eitungsw asser im m er w arm er und die T em peratur im m er unregelm afiiger. Aufierdem fehlte die K enntnis der B eziehung der ab- fliefienden W asserm enge zur W assertem peratur. A llerdings ist von K r e y 4) ein W arm ebeiw ert o erm ittelt w orden, doch m iissen erst U ntersuchungen Aufschlufl dariiber geb en , ob und w ie der W arm ebeiw ert auch auf diese Str0m ungsvorgange angew andt w erden kann, da ja hier auch noch die E tgentem peratur der S andm asse von B edeutung ist. Bei d er gleichen V ersuchsanordnung w urde bei einer W assertem peratur von 6 ° C eine ab- fllefiende W asserm enge von 370 cm 3/sek fur 1 m Breite und bei 13,5° C schon 436 cm 3/sek gem essen. N imm t man nach K r e y die GróBe des
4) R. W i n k e l , E rm ittlung von Spaltw eiten aus der M enge des Sicker- w assers und aus dem Druckgcfalle. B autechn. 1931, H eft 14, S. 207.
W arm ebeiw erts bei 13,2° C zu 1 an, dann erhait m an fiir die vorstehenden T em peraturverhaitnlsse p 0,85 (nach K rey p w 0,82). Aus diesem G runde w urde versucht, die T em peratur des W assers konstant zu halten, und zw ar auf rd. 13,2° C. D as W asser w urde nun dem H ochbehaiter der V ersuchsanstalt entnom m en. Es erforderte grofie A ufm erksam keit, eine W asserm enge von rd. 20 m 8 auf gleicher, gew iinschter T em peratur zu halten. Im Friihjahr ist dies verhaitnism aBig Ieicht, w ahrend im Som m er das W asser des H ochbebaiters einige M ałe, oft taglich, durch kaiteres Leitungsw asser erganzt w erden mufite, bis dieses schliefilich selbst eine hóhere T em peratur annahm und dadurch die E instellung d er V ersuche verursachte. D am it ist auch auf die b este Jah reszeit fiir die A usfiihrung solcher V ersuche hingew iesen.
III. D ie A u s w e r tu n g d e r V e r s u c h s e r g e b n is s e . 1. D ie G ró B e d e r d u r c h f l i e f i e n d e n W a s s e r m e n g e . In der O berw asserkam m er w irkt die W asserm asse in ihrer ganzen Tiefe t0 durch das Sieb auf die Sandschicht ein (Abb. 1). An Stelle des O ber- und U n terw asserbehaiters kann m an sich zw ei Seen od er FIuBiaufe vorstellen, die durch eine w asserdurchlassige Schicht g etren n t sind. Sollte die iiber dem eigentllchen G rundw asserspiegel sich befindende, durch- feuchtete Sandschicht nach A nsicht verschiedener Forscher auch auf das W asserabfiihrungsverm ógen einw irken, so w ird diese V ersuchsanordnung auch dieser A nnahm e gerecht, da u nm ittelbar am Sieb die D urchfeuchtung der Sandschicht festgestellt w erden konnte.
Der O berw asserspiegel sen k t sich in einer m ehr oder m inder stark gekriim m ten K urve nach dcm U nterw asser zu ab. Die Sandschicht wird in ihrer g esam ten Dicke bei den V ersuchen grundsatzlich ais G anzes betrachtet. Ais D ruckhóhe h und dam it ais G efalle J ist jew eils der zu verstehen. Da oberhalb des U nter
w asserspiegeis kein W asser- au stritt (Q uelle) beobachtet w urde, wird ais w irkender D urchfluBąuerschnitt der sogenannte „A ustrittąuer- sc h n itt“ tu b angenom m en.
Sam tliche A usw ertungen beziehen sich auf diesen Q uerschnitt. D er dazu- gehórige .E in trittąu er- schnitt" ist d an n ć 0 b. U nter- sucht m an zunachst die B eziehung:
(1) Q = / ( f 0 - ; „ ) = / ( / ; ) U nterschied zwischen t0 und tt
(W
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(t„ -tu )-h C c /n )
Abb. 2.
w 50
aus d er g em essenen W asserm enge Q (cm3/sek) und dem H óhenunterschied [t0 — t ^ — h { cm), so erhait man die in Abb. 2 dargesteilten Kurven, und zw ar ist je d e r O berw asserhohe t0 eine besondere K urve (Q -Llnie) eigen. D ie K lam m erw erte bei der W asserm enge beziehen sich auf die K astenbrelte b = 0,2 m. Die Q -L lnien zeigen die Grófie der W asserm enge bei einer W assertem peratur von rd. 13,2° C -a n , die nach K r e y einen W arm ebeiw ert von o = 1 bedingt. V ersuchsw erte, die oberhalb bzw . u nterhalb der K urven liegen u nd mit Pfeilen bezelchnet sind, deu ten auf hóhere bzw. tiefere W assertem peraturen w ahrend des V ersuches hin. Die E ndpunkte der Kurven ergeben sich aus den B edingungen: bei h = 0 cm w ird Q = 0 ; der G róBtwert von Q wird bel h = 45 cm und elner O ber- w assertiefe t Q = 45 cm erreicht, d. h. w enn die D ruckhóhe h jew eils gleich der O berw assertiefe wird. Die G rófitw erte bel den einzelnen O berw asser- tiefen liegen sehr g u t auf einer K urve (gestrichelt gezeichnet), die nach oben belleb ig w eit veriangert w erden kann, w enn man ihre G leichung erm ittelt. D am it kann ab er auch die Q -L in ie fiir jed e gew unschte O ber
w assertiefe zelchnerisch erm ittelt w erden. D. h. e s b e s t e h t e in g e s e t z - m a f i i g e r Z u s a m m e n h a n g z w i s c h e n d e r W a s s e r m e n g e u n d d e m D r u c k u n t e r s c h i e d v o m O b e r - z u m U n t e r w a s s e r s p i e g e l .
J a l i r g a n g l l H e ft 2 2
2 6 . M ai 1933 K e u t n e r , Die W ass erbew egung in durchlassigen Bodenschlchten 287
a) Das G esetz von Darcy.
Die erste V ergieichsausw ertung geschieht nach dem von D a r c y durch V ersuche gefundenen Filtergesetz. D ieses lau tet:
(2) Q — Ct F - h/L.
Es b e d e u te t:
Q die abfliefiende W asserm enge, F den D urchflufiąuerschnitt t a b,
/i/L das G efaile J; L ist die Dicke der Sandschicht und bei dieser V ersuchsanordnung 1,70 m,
Ci den D urchlassigkeitsbeiw ert; er schliefit auch das Poren- voIum en « ein.
Durch U m form ung erh alt m a n :
v = Cl J oder v / J = C l = nach Darcy k o n s t a n t .
Fafit man V ersuchsw erte m it gleichem G efaile J zusam m en, so konnen die errechneten Ct -W erte fiir zw ei verschiedene Gefallgrófien in einer Tabelle zusam m engestellt w erden. (Aufierdem w erden noch die dazu- gehórigen GrOfien t0 und t u aufgefiihrt.)
. Fiir Ą = 0,0118 w ird:
u /y = C , = 0 , 0 0 7 8 2 . . . . u / y = Q = 0 ,0 0 6 72 u /y = = 0 , 0 0 6 83 u / y = C t = 0 ,0 0 6 6 8 u / y = C , = 0 , 0 0 6 6 6 u / y = C Ł = 0 ,0 0 6 6 2 (min) u / y = C , = 0 , 0 0 7 8 5 .
tQ — 0,45 m tQ = 0,40 m tQ — 0,35 m tQ = 0,30 m t0 = 0,25 m t0 = 0,20 m
= 0,15 m u / y = C \ = 0 ,0 0 8 5 0 (max) t 0 = 0 , 1 0 m
tu = 0,43 m t u = 0,38 m t u = 0,33 m tu = 0,28 m tu = 0,23 m tu = 0,18 m t u = 0,13 m tu = 0,08 m max — min = 0 ,0 0 8 5 0 — 0 ,0 0 6 6 2 =
Fiir J„ — 0 ,1 0 5 8 w ird : u /y = C , = 0 ,0 1 0 1 . . . . u / y = C, = 0 ,0 0 9 7 9 (min) u / y = C , = 0 ,0 1 0 71 .
u U = C , = 0 ,0 1 2 0 4 . . . . lQ = 0 ,3 0 m u / y — Q = 0 , 0 1 6 5 5 . . . . tg = 0 ,2 5 m u / y = Ci = 0 ,0 4 7 7 0 (max) t 0 = 0 ,2 0 m
= 0,001 88.
0 ,4 5 m
; 0 ,4 0 m ta = 0 ,3 5 m
l u = 0 ,2 7 m tu = 0,22 m ta = 0 ,1 7 m tu = 0,12 m t u = 0 ,0 7 m tu = 0,02 m m ax — min = 0,047 70 — 0,009 79 = 0,037 91.
Die Cx -W erte von yŁ und J2 zeigen sehr grofie V erschiedenheiten untereinander. Der U nterschied zw ischen m as Q — min Ci b etrag t bei yt 0,001 88 und bei J2 0,037 91. Das G efaile J., ist neunm al so grofi ais y „ die Differenzen haben dagegen bereits den zw anzigfachen Betrag, d. h. m it grofier w erdcndem G efaile wird der U nterschied zw ischen den Q -W e rte n bei gleicher Grófie des Ge-
failes im m er b ed eu ten d er. Bei G efailen kleiner ais 0,0118 durfte d er U nterschied im m er geringer w erden.
Das G esetz von Darcy hat bei diesen V ersuchen keine B estatigung gefunden. Das V erhaitnis v / J = C 1 ist w eder fiir v erschieden grofie G efaile konstant, noch ist d e r Q -W e rt bei einem bestim m ten G efaile fiir verschiedene O ber- und U nterw assertiefen auch nur angenahert gleich grofi. Ebenso ist eine ein d eu tig e D arstellung des C [-W ertes ais F unktion von J bzw . von u nicht mógllch. Dafi, w ie vielfach fest- g estellt, das G esetz von Darcy bei sehr kleinen G efailen giiltig ist, ist nur dem U m stande zu d a n k e n , dafi sich die Q -L in ie n m it kleiner w erdcndem G efaile cinander nahern; doch ist eine G esetzm afilgkeit nach dieser Beziehung hin nicht zu b e o b a c h te n 5).
b) Die G ieichung von Dupuit.
Diese G ieichung lau tet fiir die Sandschicht mit den hier gew ahlten
B ezeichnungen: o n i
(3) - ■
Die A bleitung eriibrigt sich hier, da sie in den m eisten H andbiichern m itgeteilt is t6). An H and dieser G ieichung w erden in n eu erer Zeit die m eisten U ntersuchungen zur B estim m ung des D urchlassigkeitsbeiw ertes vorgenom m en"). Die V ersuchsergebnisse w urden auch nach dieser Bc- ziehung hin ausgew ertct. Ais m ax C2
w urde 0 ,0 1 1 6 7 u nd ais m in C 2 w urde 0 ,0 0 6 2 6 errechnet. Der U nterschied zw ischen den beiden G renzw erten ist zw ar noch seh r grofi, aber im Ver- haitnis zur B eziehung a) doch nur ein Bruchteil davon. W iederum w urde die B eziehung C, = f ( J ) untersucht. A bb. 5
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A bb. 4 .
Abb. 3 zeigt die D arstellung Die M itteiw erte von CŁ bei Jx
und y2 w eisen in ihrer Grófie bedeu- ten d e A bw eichungen auf. Es kónnte nun daraus gefolgert w erd en , dafi der C^-W ert von dem G efaile abhanglg ist.
der B eziehung = / (J ) fur vler verschiedene O berw assertiefen. Jed er Tiefe t0 ist eine besondere C ,-L inie eig en , dereń W erte mit grófier w erdcndem J im m er b ed eu te n d ere U nterschiede vonelnander haben.
Eine G esetzm afiigkelt zeigt diese B eziehung nicht, da die einzelnen C^-Linlen sich iiberschneldcn. Ais zw eite D arstellung w urde die B eziehung C j = / ( u ) gew ahlt, da bei der A usw ertung festgestellt w urde, dafi die D urchflufigeschw indigkeit u auch von der O berw assertiefe tQ abhanglg ist.
In Abb. 4 w urde diese B eziehung aufgetragen. Jedem t0 entspricht auch hier w ieder eine eig en e C^-Linle, nur ist hier die V erschiedenhe!t der W erte bei einer gleich groBen G eschw indigkelt kleiner ais bei der vorher- g ehenden B eziehung. Auch h ier iiberschneiden sich die einzelnen C^-Linien. Z usam m enfassend kann folgendes festg estellt w erden:
zeig t die C2-L inien fiir vier verschiedene O berw assertiefen t Q. Die C ,-L inien er- g eben sich durch slnngem afie V erbin- dung der V ersuchsergebnisse. W aren die C -L inien in Abb. 3 K u rv en , so stellen sie sich hier bei kleinem Ge- faile ais „S chlangenlinien“ dar, die dann erst bei grófierem J im allgem einen in K urven iibergehen. E ine ahnliche Er- scheinung zeigt die D arstellung der B eziehung C2 = /( u ) (Abb. 6). Da sich
die C2-L inien auch hier iiberschneiden, zeigen diese b eid en D arstellungen keine G esetzm afilgkeit. Das Ergebnis kann wie folgt zusam m engefafit w erd en :
Gl. (3) von D upuit liefert C2-W erte, die nur ais N aherungsw erte zu w erten sind. B esonders bei kleinen O berw assertiefen tritt eine be- d eu ten d e V ergrófierung der W erte m it grofier w erdendem J bzw . u ein.
Die U nterschiede bel den erm ittelten C -W erten sind aber bedeutend 4
Abb. 6.
6) K y r i e l e i s - S i c h a r d t , G rundw asserabsenkung bei F undierungs- arbelten. 2. Auflage. Berlin 1930, V erlag von Julius Springer. In Abb. 2 u. 3 bringt der V erfasser zw ei A bbildungen, aus denen die Giiltlg- keitsgrenze fiir das G esetz von Darcy fiir verschiedene /("-Werte (hier C ,-W erte) hervorgeht.
°) S. Fufinote 5. — 7) S. Fufinote 3.
288 K e u t n e r , Die W asserbew egung in durchiassigen Bodenschichten
DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rlfl f. d. ges. B auln K enleu rw csen
geringcr ais die bei Ql. (2) von Darcy.
D iese V erm inderung w ird durch die Be- riicksichtigung der Grófie der O ber- und U nterw assertiefe in der G leichung ver- ursacht. Eine Ge- setzm afiigkeit ist auch bei dieser G lei
chung nicht beob- achtet w orden.
c) Die G leichung von Eylelw ein-Chćzy.
Diese G leichung, die m eist A usgangsbeziehung fiir Geschwin- digkeltsform eln oberirdischer W asserlSufe ist, lau tet:
(4) v = C3]rR J , { b
___JL is t
w orin R bei der vorliegenden V ersuchsanordnung: b - \ - 2 t lt In dieser U ntersuchung soli nun w ie in den folgenden nicht m ehr mit der G eschw indigkeit v , die aus Q/tu b erm ittelt w ird, ge- rechnet w e rd e n , sondern m it der tatsSchllch auftretenden G e
schw indigkeit. D er W asserm asse wird nicht d er ganze Q uer- schnltt tu b zum Durchfllefien freig eg eb en , sondern nur ein Bruchteil d avon, d er von der Komgrófie, d er K ornlagerung und der Z usam m ensetzung der Sandschicht abhSngig ist. Es w ird darum vielfach statt F die Grófie ( « F) g ese tz t, worin a das Porenvolum en ist. Nach dieser Schreibart miifite angenom m en w erd en , dafi dem W asser dann im vorliegenden Falle nur der sechsunddreifiigste Teil der Q uerschnittsfl3che freigegeben ist. TatsSchlich bedingt aber die Lagerung der Sandkórner, dafi in u nm ittelbar aufeinanderfolgenden Q uerschnitten die vorhandenen Durchflufifiachen oft ganz verschieden grofi sein w erden, dafi also der W e r ta = = 0 ,3 6 iiberschrltten bzw . unterschritten w ird. Fiir die Q uerschnittsflache F kann m athem atisch g esetzt w erden: ^ j >d V w orin V das V olum en der Sandschicht also Dicke • Breite • H óhe und L die Dicke b edeutet. In W irklichkeit w urde aber der W ert « durch V olum en- bestim m ung erm ittelt. Es ist dann richtiger zu setzen : - J V ■, d. h. man d en k t sich einen A usschnitt aus dem gesam ten Sandkórper b eg ren zt von zw ei Q uerscbnitten, die J L vonelnander entfernt sin d , und zwischen denen die A bsenkungskurve, also der durchflossene Q uerschnitt, gleich grofi angenom m en w erden kann. Innerhalb dieser Q uerschnitte ist dann im M ittel das Porenvolum en « = 0,36 und die m ittlere Durchflufi- geschw indlgkeit nicht w, sondern (w/a). D a s P o r e n v o l u m e n i s t d a m i t r i c h t i g e r n i c h t a u f d i e Q u e r s c h n i t t s f l a c h ę F , s o n d e r n a u f d ie G e s c h w i n d i g k e i t v z u b e z i e h e n . Gl. (4) lau tet dann um geform t:
n — . Die D arstellung der B eziehung C3 = f ( J ) zeigt Abb. 7. Man
Y
r jerhalt w lederum fiir je d e O berw assertiefe tQ eine eigene C3-Linie. Die einzelnen C3-L inien schneiden sich w iederum bei kleinerem G efaile 7.
Eine G e s e t z m a f i i g k e i t w urde auch b el dieser B e z i e h u n g n i c h t beobachtet (vgl. die Grófie der C3-W erte mit denen der C ,-W erte in Abb. 3). Die D arstellung der B eziehung C3 = / ( u / « ) zeigt A hnlichkeit
mit derjenigen in Abb. 4.
d) Die B e zieh u n g z w isc h en dem D ru c k h 5 h e n v e rlu s t und d e r W ld e rs ta n d s z a h l £.
Die G leichung zw ischen diesen beiden Grófien lau tet:
(5) =
Bei dem D urchstróm en der Sandschicht erleid et die W asserm asse einen D ruckhohenverlust (t0 — t u\ — h. Die G eschw indigkeitshóhe ist bei den vorhandenen kleinen G eschw lndigkeiten aufierst gering, so dafi sie bei der A ufstellung der Energiebilanz vernachlassigt w erden kann.
Nach dem A hnlichkeitsgesetz w urde aufgetragen: li = / [ ? (y/a) R], worin nach dem vorhergehenden der W arm ebeiw ert p = 1 gesetzt wird. Abb. 8 zeigt diese B eziehung. Je d e r O berw assertiefe ist hier eine besondere /i - Linie eigen. Sie schneiden sich und liegen teils iibereinander. Der U nterschied in der Grófie d er V ersuchsw erte ist bei dieser B eziehung w enlger grofi ais bei denen von a) und c). Es ist deshalb m óglich, fiir diese acht //-L inien eine m ittlere K urve zu bestim m en und an Stelle dieser K urve drei N aherungsgerade zu setzen. Man erhalt dann:
a) v o n A = 0 , 0 2 m b is h = 0,1 m (7 = 0,0118 b is 7 = 0,0588) h = 36,5 [(«/«) Z?]0'85,
b) von h ==0,1 m bis /i = 0 , 3 m (7 = 0,0588 bis 7 = 0,1765) h = 21,5 [(y/cc) R\° ’7S,
c) von /( = 0,3 m b is // = 0,45 m (7 = 0,1765 b is 7 = 0,2648) h = 2,83 [(«/«) /?]°'4t.
Setzt m an diese drei G leichungen in Gl. (5) ein, dann erhalt man folgende drei N aherungsgleichungen in den angegebenen G renzen:
(6 a) f s s 4 2 2 R 1,85 (v/*x) ~ 1,15 (6b) ? « 2 4 8 R '’78 (w/«) _ '’22
(6c) 32,7 R 1,41 (w/«) ~ 1,S9.
D iese B eziehung liefert dem nach, w ie die G leichung (b) von D upuit, N aherungsw erte, die nur in den G renzen ihrer H erleitung giiltig sind.
8) R. W i n k e l , H ydrom echanik der D ruckrohrleitungen. S. 15, Gl. 11 a.
M iinchen u. Berlin 1919, V erlag von R. O ldenbourg.
(Schlufi folgt.)
Y erm ischtes.
A us d em G e s c h a fts b e ric h t d e r D e u ts c h e n R e ic h s b a h n - G e s e ll- s c h a f t 1932l) entnehm en wir, dafi Infolge des w irtschaftlichen N iedergangs auf allen G ebieten des B a u w e s e n s die A usgaben w eiter eingeschrankt w erd en m ufiten.
An n e u e n S t r e c k e n w urden dem B etriebe iib erg eb en : G arding—
Bad St. P eter-O rding (eingl. N ebenbahn, RBD A ltona); E isenberg (Pfalz)—
Enkenbach (eingl. N ebenbahn, RBD Ludw igshafen/Rhein).
D er Bau der Bahn Borna— Bad Lauslck—Grofibothen w urde fort- gefiihrt, mit den B auarbeiten der N ebenbahnen K andrzin—Gr. Strehlitz, Schw erin (W arthe)— K reuz und Tiirkism iihle— K usel w urde begonnen. Der A usbau der schm alspurlgen N ebenbahnen D orndorf—K altennordheim und E ichstatt Bhf.— Eichstatt Stadt zur V ollspur w urde w eiter gefórdert, der U m bau der Strecke Eichstatt S tad t— K inding auf V ollspur fertiggestellt.
D er m ehrgleisige A usbau der Strecke P irna— H eidenau w urde w elter- gefiihrt, die A rbeiten fiir das dritte und vierte G leis G runew ald—W annsee w urden fo rtg esetzt.
Bei dem viergleisigen A usbau der Strecke Koln— D uisburg w urde O rtsgiiterbahnhof Diisseldorf-Reisholz ais Ersatz fiir die alten Ó rtsgiiter- bahnhófe D usseldorf-Benrath und Diisseldorf-Reisholz dem V erkehr iiber-
l) Ober den Geschaftsbericht 1930 s. Bautechn. 1931, Heft 28, S. 431.
geben, aufierdem w urden einige S treckenanderungen bei H auptbahnhof D usseldorf in Betrieb genom m en. D er zw eigleisige A usbau der Strecke O sterburken— S tuttgart— T uttlingen— H attingen w urde w eitergefiihrt.
Die A rbeiten zur E lektrisierung der W annseebahn und der T eilstrecke Berlin, P otsdam er Bhf.— Z ehlendorf-M itte (Stam m bahn) w urden Ende 1931 begonnen und 1932 planm afiig gefórdert. Die H ochlegung des Giiter- gleises W annsee— Schlachtensee ist b een d et. B egonnen w urde d er Bau d er neuen S-B ahnhófe Innsbrucker Platz (Ringbahn) und Feuerbachstrafie (W annseebahn); sie sind m it dem neuen A bstellbahnhof W annsee am 15. Mai 1933 dem V erkehr iibergeben w orden. Am S chnittpunkte der W annseebahn und der R ingbahn w ar ein n euer U m steigebahnhof Schóne- berg (an Stelle des R ingbahnhofs Ebersstrafie) im B au; er ist am
l.M a r z 1933 eróffnet w orden.
Die V eriegung der S trecke L iegnitz— R audten im Bahnhof Liegnltz w urde fertig g estellt, der U m bau und die E rw eiterung der Bahnhófe G lauchau, Plauen (Vogtl.), Ebersbach (Sa.) und Zwickau w urden fort- gefiihrt. D er n eue G iiterbahnhof B ergedorf w urde fertiggestellt, die H ochlegung des P ersonenbahnhofs Bergedorf begonnen. Die Bauaus- fiihrungen fiir die U m g estaltu n g der Bahnhófe D uisburg, O berhausen und G elsenklrchen-B ism arck sow ie fiir den viergleisigen A usbau dei Strecke Błock Pr. v. Preufien— L angendreer w urden gefórdert. D ie Er-
