DIE BAUTECHNIK
14. Jahrgang BERLIN, 13. November 1936 lieft 49
7 03
a
ic Rechte T ätigkeit der staatlichen F lu ßbauverw altu ng in Bayern im Jahre 1935.
B earbeitet In der A bteilung für das Bauwesen im Bayerischen Staatsm inisterium des Innern von M inisterialrat von N itzsch, M ünchen.
(Schluß aus H eft 47.) 13. M a n g f a ll.
(H ochwassergefährlicher Fluß.)
Etwa 3 km oberhalb der Bahnstation W esterham hat die Mangfall in einer überaus scharfen S-K rüm m ung die Hochufer angebrochen, so daß für das dicht an diesem Ufer stehende kleine M aschinenhaus, das das Schloßgut N iederaltenburg und das Schloß A ltenburg selbst, sowie die O rtschaft Aschbach mit W asser und elektrischem Licht versorgt, die G efahr bestand, in absehbarer Zeit unterspült und zerstört zu w erden.
w iederkehrenden H ochwassers die zw eim alige Uferböschung mit Bruch
steinpflaster versehen, w obei sich letzteres auf eine 0,70 m dicke Draht
netzw alze und einen 0,75 m 3/lfdm fassenden Steinvorfuß stützt. D arüber liegt B erauhw ehrung und Rasen. In der Konvexen kam in der H aupt
sache mit dünnem D rahtnetz abgedeckter Rasen zur Ausführung. Bis zur Höhe der alljährlichen Hochwasser fand statt des Rasens B erauhw ehrung, deren Fuß noch mit einer geringen Steinm enge (0,35 m3/m) gesichert w urde, V erw endung (Abb. 67 u. 68).
Abb. 67. U ferregulierung und K urvenverflachung an der Mangfall bei N iederaltenburg; Blick flußaufwärts.
Abb. 68. Wie Abb. 67.
Auch drohte durch den fortschreitenden Uferabbruch der V erlust w ert
vollen landwirtschaftlich benutzten Bodens, sowie für die unter
halb der A nbruchstelle gelegene M angfallstrecke, die sich bisher in verhältnism äßig gutem Zustande befand, V erm ehrung der Geschiebe
trift und dam it eine gew isse V erw ilderung des Flusses. Eine Teil
korrektion der Mangfall auf etwa 400 m Länge durch Abflachen der K rüm m ungen war daher nicht m ehr länger zu umgehen.
U nter A nw endung eines M indest
krüm m ungshalbm essers von etwa 100 m und Durchstechung des links
seitigen U fergeländes ergab sich eine V erkürzung der Flußstrecke um rd. 90 m und eine G efällerhöhung von 3,8 auf 4,4 °/00.
W egen der G eschiebearm ut der Flußstrecke, in der die Teilkorrektion liegt, und w egen der unverm eidlichen G efällm ehrung w urde das Durch
stichgerinne für eine m ittlere Profil
geschw indigkeit von nur 4 m /sek bem essen. Von dem Einbau von Sohlenschw ellen ist zunächst ab
g esehen w orden. Durch Beobachtung soll festgestellt w erden, ob die zu er
w artende Sohleneintiefung des durch die Ü berleitung von Mangfall- und Schllerachw asser in den Seeham er See b ereits in seinem natürlichen G leichgew icht gestörten Flusses sich erträglich g estaltet und ohne Besorg
nis für den Bestand des K orrektions
stückes belassen w erden kann.
Das bei der Durchstichanlage gew onnene M aterial (rd. 7000 m 3) diente zur A uffüllung des alten Bettes und zur Schüttung des H ochwasserdamm es.
Die B efestigung des Flußprofils w urde in sparsam ster Weise durchgeführt.
In der K onkaven w urde bis auf Höhe des durchschnittlich alle 10 Jahre
Der K ostenaufwand belief sich auf rd. 36 000 RM; dabei fielen 4316 Tagschichten an.
14. M a in .
M a i n l e u s — H a u s e n (km 473,573 bis 431,234).
Die Bautätigkeit erstreckte sich ln der H auptsache auf die Ergänzung und Sicherung d er Uferbefestigungen, die in den Jahren 1933 und 1934 in den großen D urchstichstrecken zwischen Kösten und Lichtenfels, zwischen G ruben und H ochstadt und zwischen Burgstall und Burgkunstadt hergestellt worden war. Außerdem w urde es nötig, am oberen Ende des M aindurcbstiches bei Trebltzm ühie das dort befindliche alte Wehr durch Einbau elnerSohlenschw elle gegen die durch die Kürzung des M ainlaufes ein
g etreten e Sohlenvertiefung zu sch ü t
zen. Die Ausführung der Schwelle geschah in einfachster Form als Bruchsteinschwelle mit abgcpflaster- te m , flach geneigtem Rücken mit einer abschließenden Pfahlwand im U nterw asser, mit kräftig ausgebilde
ten Toswinkeln und mit abgepflaster
ten Uferböschungen (Abb. 69).
Auch das M ainwehr in Lichtenfels m ußte infolge der durch den Durch
stich entstandenen W assersplegelab- Senkung teilw eise gesichert w erden.
Das G rundm auerw erk der Floßgasse und K iesschleuse w urde unter U m fassung mit einer eisernen Spundw and am A uslauf neu hergcstellt. (Abb. 70 zeigt das W ehr nach A usführung des Durchstiches und Abb. 71 nach der Instandsetzung.) - Daneben kam en verschiedene U ferschutzbauten kleineren U mfanges zur A usführung. Der K ostenaufwand für die in dieser Mainstrecke ausgeführten A rbeiten b etru g 105500 RM, 9050 Tagschichten fielen dabei an.
Abb. 69. Sohlenschw elle unterhalb des W ehres der Trebitzm ühle am Main.
e. l DIE BAUTECHNIK
7U 4 Von N i t z s c h , Tätigkeit der staatlichen F lu ßbauverwaltu ng in Bayern im Jahr e 1935 F a c h s c h rift i. a. g e s. B a u in g c n ic u rw e s c n
A bb. 71. M ainw ehr ln Lichtenfels nach Instandsetzung im H erbst 1935.
w urde zur Sicherung der U ferböschung ein G rundw urf von 1 m B reite bis über NW eingebracht und darüber bis zur MHW ein Pflaster aus Jurak alk stein en im N eigungsverhältnis 1 :2 ausgeführt. D en Abschluß des B öschungspflasters b ild ete eine 1 m b re ite K ronenpflasterung, an die sich die rückseitige R asenböschung m öglichst flach anschloß. Am oberen
stark ausgekolkt. Der A usbau der dortigen Fiußstrecke (km 426,38 bis 426,83) w ird d aher von den F lößereitreibenden seh r begrüßt. Zur H erstellung der richtigen F lußbreite m ußten auf die Länge des D riem elsels ln einer durchschnittlichen B reite von 6 bis 8 m A uffüllungen bis zur MHW mit B aggergut ausgeführt w erden. Im übrigen geschah d er Ausbau
A bb. 74. M ainkorrektion am D rlem eisel b ei N edensdorf. Abb. 75. W ie Abb. 74.
E nde des Baues w urde im Interesse der Fischerei ein etw a 60 m langes Leitw erk m it Fischöffnung angelegt (Abb. 72 u. 73).
Die B aukosten betrugen 24 000 RM; 2785 Tagschichten w urden geleistet.
Die Felsenstrecke am D riem eisel bei N edensdorf w ar w egen der großen F lußbreite und des starken G e fä lle s 'b e i N iederw asser von jeher ein besonderes H indernis für die Floßfahrt und sonstige Fahrzeuge. Das U fer w ar entlang des D rlem eisels vollständig in A bbruch versetzt und in der anschließenden flußabw ärts liegenden felsenfreien Strecke stellenw eise
Abb. 72. M ainkorrektion oberhalb der U nnersdorfer Brücke. Abb. 73. Wie 72.
Abb. 70. M ainw ehr ln Lichtenfels im H erbst 1934.
H a u s e n — B a m b e r g (km 431,234 bis 392,8).
O berhalb der U nnersdorfer Brücke wfar das Ufer in der g eraden F iuß
strecke u nd in der flußaufw ärts liegenden K rüm m ung (km 429,16 bis 429,69) teilw eise stark in A bbruch v ersetzt und stellenw eise überm äßig breit. Im Interesse der Floßfahrt u nd um eine V erw ilderung des Flusses hintan
zuhalten, w ar der A usbau dringend nötig, ln der geraden Flußstrecke
J a h rg a n g 14 H e ft 49
13. N o v e m b e r 1936 v o n N i t z s c h , Tätigkeit der staatlichen Flußbauverwaltung in Bayern im Jahre 1935 7 0 5
Abb. 76. M ainkorrektion oberhalb der Dletersdorfer Elsenbahnbrücke.
mit A usnahm e des Leitwerks wie bei der U nnersdorfer Brücke mit G rund
wurf. Pilasterböschung und z. T. mit Rasenbelag (Abb. 74 u. 75).
Bei einem Baukostenaufwand von 26 000 RM fielen 4195 Tag
schichten an.
G egenüber der Bam berger M auer (km 407,4 bis 407,65) war das rechte M ainufer stellenw eise stark abgebrochen und der Fluß streckenw eise zu breit. Um w eitere A bbrüche zu verm eiden, w urde eine 230 m lange U fersicherung durchgeführt. Zur Erreichung der richtigen Flußbreite m ußten auf der bereits fertiggestellten Strecke Auffüllungen mit durch
schnittlich 5 bis 6 m Breite vorgenom m en w erden. Im übrigen w urde der A usbau wie bei der U nnersdorfer Brücke durchgeführt (Abb. 76 u. 77).
M it einem Baukostenaufwande von 10 000 RM w urden 950 Tag
schichten geleistet.
An U nterhaltungsarbeiten wurden ausgeführt: G rund Wurfergänzungen unterhalb d er Zapfendorfer Brücke (km 412,2), ein Leitwerk unterhalb der Baunacher Eisenbahnbrücke (km 404,0) auf 25 m Länge und Grundwurf
ergänzungen bei H allstadt (km 406,7 bis 407,8). Die Kosten hierfür be
trugen 27 000 RM, m it denen 3000 Tagschichten geleistet w urden.
15. F l ö ß b a r e R e g n itz .
In der konkaven rechtseitigen Uferstrecke zwischen km 29,2 und 29,525 unterhalb Forchheim befindet sich ein A ltw asser, das zur V erm eidung w eiterer A uskolkungen durch ein Leitwerk geschlossen w urde. Eine 5 m breite Fischöffnung w urde freigelassen.
Die Reststrecke von km 29,24 bis 29,525 war durch U ferabbrüche und A usbuchtungen stark verw ildert. Zur V erm eidung w eiterer H ochwasser
schäden w urde das Ufer bis zur G eländehöhe, die durchw eg auf MHW liegt, durch ein Deckwerk geschützt. Das Uferdeckwerk besteht aus 1 m breitem G rundw urf, 2,7 m breiter Pflasterböschung und einem 1 m breiten Kronenpflasterstreifen (Abb. 78).
Die Baukosten betrugen 16000 RM bei 2300 geleisteten Tagschichten.
In der Flußstrecke von km 14,8 bis 15,02 wird die W asserkraft durch die Anlage des Ü berlandw erks O berfranken AG bei Hirschaid ausgenutzt.
W egen der unregelm äßigen W asserführung hatten sich Im F lußbett ungleich
m äßige Sand- und K iesbänke gebildet, die bei H ochwasser starke Ufer
schäden bew irkten. Die Ablagerungen w urden beseitigt und die Ufer wie bei der vorigen Baumaßnahm e gesichert (Abb. 79).
Abb. 79. R egnitzkorrektion bei Hirschaid.
Abb. 77. Wie Abb. 76.
Mit einem K ostenaufw ande von 6750 RM wurden 1300 Tagschichten geleistet.
Die stark gekrüm m te Uferstrecke bei Strullendorf (km 11,34 bis 11,68) w echselte von einer Engstelle ln eine Ausbuchtung, an die flußabwärts das bereits ausgebaute U fer anschließt. Die vorspringende Landzunge zwischen km 11,51 und 11,68 w urde abgegraben und zur Schüttung des
Abb. 78. Regnitzkorrektion unterhalb Forchheim .
Kernes für das flußabwärts anschließende Leitwerk verw endet. Das a b gegrabene Ufer w urde durch Grundwurf und Pflasterung der Böschungen gesichert. Der rd. 100 m lange Leitwerkbau, dessen Krone auf MHW gelegt w urde, ist beiderseitig gepflastert und mit starkem G rundwurf geschützt (Abb. 80).
Abb. 80. Regnitzkorrektion unterhalb Strullendorf.
7 0 6 v o n N i t z s c h , Tätigkeit der staatlichen Fiuß bauverwaltu ng in Bayern im Jahre 1935 F a c h s c h rift f . d . g e s. B a u ln g c n le u rw e sen
Die A usführungskosten betrugen 24 500 RM, w obei 3700 Tagschichten anfielen.
Die H ochw asser der letzten Jahre hatten zw ischen km 11,24 und 11,44 bei Strullendorf starke U ferschäden verursacht. Da die Ufer aus sandigem M aterial b esteh en , m ußten U fersicherungen, b esteh en d aus G rundw urf und Böschungspflaster, ausgeführt w erden. Die Kosten betrugen bei 500 g eleisteten Tagschichten 5000 RM.
An verschiedenen Stellen w aren U nterhaltungsarbeiten, b esteh en d aus E rgänzungen der Pflasterungen und G rundw ürfe, notw endig, so:
von km 8,6 bis 10,6 beiderseits G rundw urfergänzung . . 200 m :
b n 11,0 „ 11,2 rechtseitig G rundw urfergänzung . 150 M
n » 12,35 12,45 rechtseitig G rundw urfergänzung und
P fla s te ra u s b e s s e ru n g ... 100 n
b n 13,95 „ 14,0 rechtseitig G rundw urfergänzung und P fla s te ra u s b e s s e ru n g ... 100 n n n 17,3 „ 17,5 rechtseitig G rundw urfergänzung und
P fla s te ra u s b e s s e ru n g ... 100 »
* n 20,45 b 20,5 linkseitig Pflasterverbreiterung . 100 D
» n 20,55 M 20,65 linkseitig Instandsetzung der Böschung —
n n 21,4 B 21,45 rechtseitig G rundw urfergänzung . 50 .
n » 22,5
„
22,7 rechtseitig G rundw urfergänzung . . 100 „h n 28,0 B 30,4 linkseitig G rundw urfergänzung . 250 B
Abb. 81. Rodach bei Küps bei kleinem H ochw asser w ährend des Baues, flußaufw ärts g eseh en ;
links alter, rechts n eu er Flußlauf.
A ußerdem w urde im Flußbett unterhalb der Seußlinger Regnitzbrücke die notw endige R äum ungsarbeit durchgeführt und mit der Sicherung des rechtseitigen Ufers bei km 18,2 begonnen.
Zur W iederherstellung der durch H ochw asser beschädigten rechten U ferböschung des rechtseitigen Regnltzarm es zwischen km 3,9 und 4,0 w urden 100 m 3 Steine v erw endet.
Diese U nterhaltungsarbeiten erforderten einen K ostenaufw and von 41 500 RM, m it denen 5350 Tagschichten g eleistet w urden.
Abb. 82. N euer Rodacnlaui Dei Kups, llußaufw ärts gesehen.
P ie Rodach floß früher en tlan g der Fabrik.
16. F l o ß b ä c h e d e s F r a n k e n w a l d e s .
Im Jah re 1935 w urden 36 auf das ganze N otstandsgebiet des Franken
w aldes verteilte U nternehm ungen durchgeführt. M it diesen von der Be
völkerung außerordentlich g ü n stig aufgenom m enen M aßnahm en h a t das Land Bayern in einem der ärm sten G ebiete unseres V aterlandes w ert
volle K ulturarbeit g eleistet und durch die V erbesserung der Floßbarkeit d er Frankenw aldbäche die W ettbew erbfähigkeit seines H olzes w esent
lich g eh o b en ; denn das H olz ist für den stark bew aldeten und hügeligen F rankenw ald mit seinen steilen H ängen die w ichtigste Erw erbsquelle.
Im Jah re 1935 hat der H olztransport einen U m fang angenom m en, w ie er den ältesten Flößern nicht b ekannt Ist. D am it sind die Flößer und ein großer Teil der W aldarbeiter w ied er ihrem ursprünglichen Beruf zurück
g egeben w orden.
D ie G esam tbaukosten für die an den Floßbächen des F rankenw aldes ausgeführten V erbesserungen und U ferbauten belaufen sich auf 458 000 RM, die Zahl der g eleisteten Tagschichten auf 60 850.
Von größeren A rbeiten sind folgende bem erkensw ert:
An der R o d a c h , einem N ebenfluß des Main und dem Hauptfluß des Frankenw aldes, traten o berhalb der Straßenbrücke bei Küps w ieder
h o lt starke Z erstörungen an den Ufern und V orländern auf; daneben w urde g eg en ü b er der P orzellanfabrik jed es J a h r . das F lußbett verkiest, so daß die Flößerei dadurch stark b e h in d ert w urde.
Die U rsache der Ü belstünde w ar schw er erkennbar, w urde aber schließlich in der gegenseitigen Lage des F lußbettes und H ochw asser- dam m es, sow ie der ungünstigen E inm ündung eines N ebenarm es zwischen km 11,5 und 12,2 gefunden. Das F lu ß b ett und ein Teil des H ochw asser
d am m es w u rd e deshalb v erleg t und der linke H ochwasserarm der Rodach u n ter spitzem W inkel eingeführt. Durch diese M aßnahm en sind die bis
h erig en M ißstände b ehoben w orden (Abb. 81 u. 82).
Die K osten dieser B aum aßnahm en betrugen 69 000 RM, mit denen 7000 Tagschichten g e le iste t w urden.
An d er W i l d e n R o d a c h , einem linkseitigen N ebenfluß der Rodach, w u rd e die Strecke zw ischen km 8,2 und 9,4 oberhalb W allenfels auf die linke T alseite verlegt, um die Flößerei und die B ew irtschaftung der G rundstücke zu erleichtern. Die G esam tlänge der V erlegung beträgt 909 m, d er zu überw in d en d e H öhenunterschied 8,84 m. Um das G efälle nicht zu verstärken, w urden acht Schw ellen eingebaut, die durchschnitt
lich 0,4 m hohe senkrechte A bstürze aufw eisen. Das G efälle zwischen den Schw ellen beträgt 5,7 bis 6,7 °/00, die S ohlenbreite m ißt 7 m, die Böschung ist im N eigungsverhältnis 1 : 2 ’/2 angelegt und mit Bruchsteinen aus dem K östner M arm orbruch gepflastert.
D iese B aum aßnahm e erforderte einen K ostenaufw and von 65 000 RM, mit denen 7750 Tagschichten g eleistet w urden.
An d er H a ß l a c h , einem rechtseitigen N ebenfluß der R odach, w urden die ln den V orjahren begonnenen A rbeiten zum Schutze der O rtschaft N eukenroth gegen Ü berschw em m ung fortgeführt. Zwischen km 13,12 und 13,35 w urden die scharfe Flußkrüm m ung abgeflacht, das F lußbett er
w eitert und die U fer teils m it M auern, teils m it Pfiasterböschung ge
sichert.
Die B auarbciten erforderten einen A ufw and von 23 000 RM; die Zahl der angefallenen Tagschichten b etru g 2100.
2 km unterhalb der O rtschaft Rothenkirchen m ündete d er L a n d l e i t e n b a c h bisher senkrecht in die Haßlach. Diese Einm ündung war für die Flößerei und die W asserabführung w egen der starken Kies
ablagerung ebenso nachteilig w ie die oberhalb liegende scharfe S-K rüm - m ung. D er Flußlauf w urde deshalb von der B ahnbrücke abw ärts verlegt und m ündet jetzt in einem schlanken Bogen spitzw inklig in die Haßlach.
Die V erlegung des F lu ß b ettes m achte auch den N eubau eines W ehres und von drei S ohlenschw ellen nötig, um den 2,20 m großen H öhenunter
schied in der neuen Strecke zu überw inden. Die K osten dieser Bau
m aßnahm en betru g en 25 000 RM; 5750 Tagschichten fielen dabei an.
E ine w eitere A rbeit größeren Um fangs gelangte in d er K r e m n i t z , einem N ebenfluß der in die H aßlach m ündenden Kronach, zwischen km 7,0 und 7,6 zur A usführung. Die K rem nitz lag dort an einem im W inter fast völlig sonnenlosen S teilhang. W enn T auw etter eintrat, staute sich d ort das Eis auf und w urde mit den nachflutenden aufgestauten W asserm assen auf die W iesen abgedrängt, riß diese auf und schädigte sie durch das langsam abschm elzende Eis. Die K rem nitz w urde deshalb von dem S teilhang w eg verlegt und so geführt, daß auch die F lößerei und E ntw ässerung des T algrundes aus der V erlegung N utzen zieht.
Die B aukosten betrugen 28 000 RM, mit d enen 4650 Tagschichten g e le iste t w urden.
Im übrigen w urden an den Floßbächen zerstörte U ferbauten w ieder
hergestellt und verfallene H olzbauten durch S teinbauten ersetzt, ohne daß dabei die Flußläufe in ihrer Lage g eän d ert w urden. Die Arbeiten bestanden hauptsächlich in der H erstellung von g ep flasterten Ufer
böschungen und w aren mit der E rw eiterung von E ngstellen un d sonstigen kleineren V erbesserungen verbunden.
J a h rg a n g 14 H e it 49
13. N o v e m b e r 1936 C o l l o r i o , Die neuen Talsperrendäm me Im Harz 70 7
Abb. 16. D arstellung der G leitebenen beim Versuch mit dem K re y se h e n A pparat ohne obere Scherplatte.
Links unterer Rahmen, rechts oberer Bodenteil.
Die neuen Talsperrendämme im Harz.
Erfahrungen bei Vorarbeiten, Gestaltung, Bau und Betrieb des Söse- und Oderwerkes der Harzwasserwerke.
Von Prof. ®r.:3ng. C ollorio, Hannover, und den bei den einzelnen Abschnitten genannten M itarbeitern.
(Fortsetzung aus Heft 47.)
4. F e s t i g k e i t d e r B ö d e n . E inlagerung von Stahlrosten) und später von C a s a g r a n d e (m it gc- F ör die Standsicherheitsberechnungen der Sperrdäm m e und ihrer zahnten Steinen) beschritten.
Böschungen war die Festigkeit der Vorgefundenen Böden festzustellen. Sehr bald stellte sich heraus, daß die mit diesem G erät möglichen Die ersten U ntersuchungen beschränkten sich auf eine F eststellung der U ntersuchungen zur Beschreibung des Bodens nicht ausreichen. Die
G rößenverhältnisse des G erätes gestatteten nur die U ntersuchung von Feinböden, so daß der für die praktischen Zwecke wichtige Einfluß des gröberen Korns überhaupt nicht festgestellt w erden konnte. A ußerdem gaben aber diese Versuche nur einen sehr beschränkten Einblick in die Festigkeitseigenschaften der Böden selbst, da der G leitvorgang in einer bestim m ten Ebene erzwungen und die Bildung von zusätzlichen S truktur
w iderständen, wie die obigen A usführungen zeigen, verhindert werden m ußte. Da Versuche mit bew eglichen W änden, wie sie T e r z a g h i vor
genom m en hat und w ie sie im Franzius-lnstitut für uns durchgeführt w urden, keinen ausreichenden Ein
blick gaben, m ußte ein neues G erät konstruiert und erprobt w erden, das die F eststellung der Gleit- und Bruchebenen und die B erechnung der ln diesen E benen w irkenden Span
nungen unter w echseln
den H auptspannungen ge
stattete und dam it eine B eurteilung der Festigkeit der Böden erm öglichte.
Zu diesem Zwecke w urde, in A nlehnung an den von E h r e n b e r g zur F eststellung der Zu
sam m enpressung der Bö
den benutzten Apparat, eine B odenpresse in zwei verschiedenen A usführun
gen herg estellt, die in Abb. 19 bis 21 dargestellt ist. Die Versuche konn
ten dam it auf zweierlei W eise durchgeführt w er
den: Entw eder w urde zuerst bei verhinderter Seltenausdehnung der Bo
den durch Steigerung der K olbenlast bis zum ge
wünschten G rade ver
dichtet und im zw eiten Stadium des Versuches bei gleichbleibender Kolben
last nach Anschluß der Seitenpresse und Ermög
lichung seitlicher A us
dehnung der Seitendruck stufenw eise verringert, bis der Bruch des Bodens ein
trat. O der es w urde von Anfang an eine Seiten
ausdehnung g estattet und unter gleichbleibender Belastung der Seiten
presse die K olbenlast so lange gesteigert, bis der Bruch des Bodens beob
achtet w erden konnte. In jedem Falle wurden neue G ew ichte erst dann auf
gegeben bzw. abgenom men, wenn der Boden völlig zur Ruhe gekom men war; im G egensätze zu dem Verfahren von Prof. B u is m a n und Dr. J ü r g e n s o n , die mit ähnlichem G erät arbeite
te n , w urden unsere V er
suche also langsam durch- Abb. 17.
Rohmen
Abb. 18.
Abb. 17 u. 18. Der Rahmen des K re y sc h e n Reibungsapparates.
Abb. 17 o h n e obere Scherplatte m it E intragung der aus Abb. 16 ersich tlich en G leitilä ch en ; Abb. 18 m it oberer Scherplatte.
ßtwichfe
inneren Reibung der Böden mit dem auch von der preußischen V ersuchsanstalt für W asserbau benutz
ten G erät von Prof.
K re y . Dabei stellte sich heraus, daß sich der Boden in der Kammer, deren Bodenplatte abge
zogen wird, staucht, daß also nicht im
mer reine Reibungs
w iderstände, son
dern auch Struktur
w iderstände gem es
sen w urden. Abb. 16 zeigt nach Abheben des oberen Rahmens m ehrere ausgeprägte Gleitflächen für einen sandigen Boden (Kör
nung 0 bis 0,06 mm).
Um eindeutige Er
gebnisse zu erhalten, w urde der Apparat so um gebaut, daß die Abscherung nach einer engbegrenzten Fläche erzw ungen w urde, die derartige • Staucherscheinungen ausschloß (Abb. 17 und 18). Ein ähn
licher Weg w urde von T e r z a g h i (durch
Abb. 20. Presse in Arbeit.
Im Hintergründe d ie Preßflaschen, rechts Seitendruck- m anom eter, M itte K olbendruckm anom eter und B ew egu n gsan zeiger, link s M eßgefäß zu r A ufnahm e des ausgepreßten B odenw assers (auf der Presse steh en d).
Abb. 19. Schematische Darstellung der kleinen Bodenpressen, w ie sie bei den H arztalsperren V erw endung fanden.
0 G ew ich t am H ebel, A B odenpresse m it W asser g efü llt, B Seitendruckpresse m it W asser g efü llt; d ie b eid en lin k s eingetragen en M eßgläser haben das au s dem Boden au sgepre te W asser au fzu n eh m en ; M essu n g der B ew egu n g an beiden Kolben unm ittelbar und am D ruck- h eb el. D ie A bbildung en th ält d ie auf Grund der V ersuche erforderlich sch ein en d en V er-
besserungen noch nicht.
Abb. 21. Presse auseinander genom m en.
Links Kolben, M itte Z ylinder und rechts B odenkörper auf G rundplatte nach dem Versuch.
Abb. 20 u. 21.
D arstellung der großen Bodenpresse.
30 cm D urchm . und b is zu 90 cm H öb e des Boden
zylin ders, m it Preßwasserantrieb.
7 0 8 C o l l o r i o , Die ne uen Talsperrendäm me im Harz 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
geführt und dabei neb en den beid en H auptspannungen u nd d er B ew egung auch die W asserabgabe und die V eränderung der Porenziffer genau beobachtet. D er V ersuchsvorgang nach der ersten Art ist in A bb. 22 ,uV
V 1.5 P 1,3 U
1,1
1fi 0,3 0,3
V
0,6 05b e ih ä in d e rte r* 3. Abschnitt, Bewegung in Richtung größten Hauptspannung konstantj bei veränder
n d 6,eitendehnung 'C Ocher kleiner Hauptspannung und unbehinderter Seitendehnung
— O 3 0 L —
<¡33%
2. Abschnitt Entlastung 'Wafu Z-24,2 % Entlastung
....055.2.TÄ
des B ru c h e s- %2H W W atü,-
■a.d. Proportionatitatsgrenze - u ,- 0,35 j f — Reibungswert
der Ruhe-¿u.,,-0,55
größte hauptspannung - P
1,15 atü
Druckminderung mit Manometerprüfapparat _______ Ü57o/ü__
spannung-H
0,20 tj25 0,30
belogene Dehnung - S Abb. 22. D ruckdehnungsdiagram m
für ein en V ersuch m it V orpressung, E n tla stu n g u n d A bp ressen d es B odens b ei unbehinderter S e ite n d eh n u n g und veränd erlich er k lein er H a u p tsp a n n u n g (/-/ — d y ), D er K olbendruck ( P — dx )
b leib t nach E n tlastun g d es B odenkörpers unverändert.
Abb. 25. A bb. 26.
Abb. 24. A bb. 27.
Abb. 24 bis 27.
D arstellung der Fließlinien b e i Lehm und Sandboden, nach Ü berschreitung d er Proportionalitätsgrenze, b eo b ach tet b e i V ersuchen in der B odenpresse.
A bb. 24 .b is 26. F ließ lin ien b ei L ehm B nach E n tfernen der G u m m ih au t.
Abb. 26. A u fsich t au f d en in den F ließ lin ien getrenn ten B odenkörper der Abb. 25.
Abb. 27. F lie ß lin ie n b ei Sand b od en vor E n tfern u ng d es d ie P ro b e u m h ü llen d en m m -P a p ie r s (D urch m esser der Probekörper 7 cm , H öh e etw a 11 cm).
Abb. 23. Z ahlenm äßige Z usam m enhänge der H auptspannungen und d er Spannungen in der B ruchebene bzw. G leitebene, in Ab
hängigkeit von dem V erhältnis
dx 1
= — = — = /i (Ordinaten).
D ie A b szissen sin d : x n — 1
H = -
ax - 1 y
( h + i ) y , r d
~dZ darin
Mn n+ 1
dx (K olbendruck) = g rö ß te H au p tsp a n n u n g d y (S eitend ru ck ) = k lein ste H a u p tsp a n n u n g
x S ch u b sp a n n u n g In G leiteb en c
d D ru ck sp an n un g in G leiteb en e.
dargestellt. Daraus ist zu ersehen, daß bei behin
d erter Seitendehnung mit z unehm ender V erdich
tu n g der Seitendruck (H = <ty) w eniger stark steigt als der Kolben-
¡/> druck P = dx), w eiter, daß bei einem bestim m ten V erhältnis der H aupt
spannungen nach Er
m öglichung unbehin
d erter S eitendehnung eine erste B ew egung eintritt, die aber noch nicht den Bruch des B odens b ed eu te t. Die
B ew egung kom m t schnell w ieder zum Still
stände, bei w eiterer Sen
kung des Seitendruckes w iederholt sich dies, bis schließlich ein b estim m tes S pannungsverhältnis zum Bruch führt.
Bei beiden U nter
suchungsm ethoden sind zwei A bschnitte festzu stellen , die durch eindeutige Spannungszustände begrenzt sind. Im ersten A bschnitt tritt lediglich eine V er
dichtung der Boden
probe ein, ohne daß eine G leitebene zu beobachten ist; da
in diesem A bschnitt bei unb eh in d erter S eiten d eh n u n g Proportio
nalität zw ischen Spannung und D ehnung besteht, kann man auch von einer Proportionalitätszone bzw . Proportionalitätsgrenze sprechen.
Aus den beo b ach teten beid en H auptspannungen, dem K olbendruck P und der R ingspannung H , lassen sich auch die inneren Spannungs
zu stän d e des K örpers und die im Inneren des K örpers w irkenden R eibungsw erte, w ie oben gezeigt, berechnen und für die A nnahm e, daß Schub- und N orm alspannungen die R ichtung d er B ruchebene bedingen, die B eziehungen der Abb. 23 entw ickeln.
Diese rechnerischen B eziehungen gelten nur für hom ogene Körper, w erden jedenfalls m it der Bildung ein er G leitfläche ungültig.
Sie lassen sich d ah er nur b is zur P roportionalitätsgrenze anw enden.
Das E intreten einer G leiteb en e und die M essung ihrer N eigung m ußte also vor allem festg estellt w erden, um eine einw andfreie A usw ertung d er V ersuche zu erm öglichen. Nach Stützw and
versuchen w ar w ahrscheinlich, daß die G leitfläche durch die erste B ew egung bzw . eine der ersten B ew egungen ein g eleitet w ird und dann ihre Lage b eibehält, oder m it anderen W orten, daß die An
w endung der g egebenen Form el für den endgültigen Bruch falsche W erte ergibt. Nun w urde zu erst b ei Lehm körpern, später auch b e i sandigen Böden festgestellt, daß sich nach dem V ersuch auf d er M antelfläche des Z ylinders ein L iniennetz zeigt, w ie es ähn
lich bei Zugversuchen m it M etallen und D ruckversuchen m it Marmor und K alkstein festg estellt w orden ist (Abb. 24 bis 27). Um bei sandigen Böden d iese Fließlinien zu erkennen, w ar zw ischen G um m i
h au t und Boden ein Papier einzuschalten, das ohne Einfluß auf das V erhalten d er Probe die u nm ittelbare F eststellung der N eigung der G leitebene g estattete. Ein V ergleich zwischen Beobachtung und Rechnung zeigte nun, daß die G leitebenen bei der ersten Bew egung nach Abb. 22, das ist an der Proportionalitätsgrenze, eintreten und bis zum Bruch ihre N eigung b eibehalten. Bei sandigen B öden ist die Ü bereinstim m ung dieser B eo b ach tu n g 'ein e vollkom m ene. Bei lehm igen Böden ste llte sich heraus, daß nicht die erste, allerdings seh r kleine B ew egung m aßgebend ist, sondern die erste größere Bew egung nach A nschluß d er Seitenpresse. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß b ei Lehm nach Erm öglichung der Seltendehnung noch eine (Abb. 28) in die Proportionalitäts
grenze gehörige B ew egung stattfindet, die ab er w egen zu schneller D urchführung der V ersuche und der nicht ausreichenden Meß
m ethoden bzw . der zu großen E igenreibung der A pparate sich nachträglich nicht m ehr genau feststellen läßt. F ür die A usw ertung d er V ersuchsergebnisse ergab sich aus dieser B eobachtung, daß d er Spannungszustand am E nde der Proportionalitätsgrenze aus dem
J a h rg a n g 14 H eft 49
1 3 . N o v e m b e r 1936 C o l l o r - i o , Die neuen Talsperrendäm me im Harz 7 0 9
'Cs
erste Bewegung hei Lehm
eingebracht (Hand).
Besehen 1-s N.
der ö/eitflächen- bildung bei Lehm
Versuch i
-rd.0,13 Ąr - u m
I I I
eingebracht lSand)
U '
\ L. nahezu dichteste
\ ! i j Ingerung ¡¡and)
P-
0,3
Versuch ffjj
e-0,30 \1
h - ą m I /a,-(2h j l
L
nt
Abb. 28. Darstellung der K oibenbew egung in A bhängigkeit von dem Verhältnis der beiden H aupt
spannungen- p bzw.H V, = I für verschieden stark verdichteten Sandboden.
V erhältnis der dort beobachteten H auptspannungen errechnet w erden darf, daß aber für die w eitere Errechnung des nun folgenden Bereichs bis zum Bruch des Körpers die inneren Spannungen für gleichbleibende N eigung der G leitflächen zu errechnen w aren und das jew eils beobachtete Spannungs
verhältnis nur zur Errechnung der Größe der in diesen G leitebenen w irkenden Spannungen herangezogen w erden durfte.
Aus diesen Beobachtungen ergibt sich wie bei dem elastischen V er
halten eine w eitere Ähnlichkeit mit anderen Baustoffen, Durch V ersuche von H a r t m a n n ist „ _________
festgestellt, daß auch bei Zugversuchen mit M etallen G leitebenen am Ende der Propor
tionalitätszone auf- treten und ihre Rich
tu n g bis zum Bruch des K örpers b eib e
halten. W eiter ist durch V ersuche von K a r m a n m it natür
lichen Steinen unter allseitigem Druck nicht n u r das Auf
treten von Fließ
linien, sondern auch die Tatsache festge
stellt, daß d ieseF lleß - llnlen bis zum Bruch ihre N eigung beibe
halten. W eiter ist er
w iesen, daß sich der Boden nach Ü ber
schreitung der Pro
portionalitätsgrenze in ähnlicher Weise verfestigt Wie andere Baustoffe, und daß für den Bruch die Ü berw indung der M aterialfestigkeit in d e r G leitebene m aß
gebend ist, abhängig vom Druck auf diese G lcitebene und vom Zu
stande des B odenkörpers. Es lag deshalb nahe, für die Auswertung der V ersuche sich zur D arstellung des Spannungszustandes der Mohrschen D arstellung zu bedienen und den Spannungszustand an der Proportionalitäts
g renze und beim Bruch besonders eingehend zu untersuchen. Es lag ferner nahe, den Begriff Reibung w eiterhin nur mit Vorsicht zu verw enden, da nach den bisher festgestellten Ü bereinstim m ungen zwischen dem V er
halten des B odens und anderer Baustoffe anzunehm en war, daß sich für Boden natürlicher Zusam m ensetzung dieser Begriff nicht eindeutig b e schreiben läßt. Wie die im Anschluß gebrachte A usw ertung der Versuche zeigt, stim m en die mit dem Kreyschen Apparat gefundenen Schub
spannungen in vorgeschriebener B ruchebene m it den ln der Bodenpresse festgestellten Spannungszuständen an der Proportionalitätsgrenze überein, sow eit die Bodenproben natürlichen W assergehalt haben. Ist der Boden ab er stärker verdichtet, als dem Druck entspricht, unter dem er abgepreßt w urde, so sind die in der Bodenpresse festgestellten Schubspannungen größer als die im Kreyschen Apparat, sow eit es sich um sandigen Boden handelt. Bei lehm igem Boden ist eine bessere Ü bereinstim m ung vor
handen. Dies zeigt, daß mit dem Reibungsapparat wohl die durch eine Ü berverdichtung gesteigerte Kohäsion festgestellt w erden kann, nicht a b e r der ebenfalls da
mit w achsende Struk
turw iderstand des B odens und damit auch keine V erfesti
g u n g ; die Bruch
w erte können nur m it der B odenpresse gem essen w erden.
Zu beachten ist w eiter das V erhalten verschieden dichten Bodens. A bb.28zeigt (für Sand A) drei ver
schiedene, ganz ty pische D arstellungen der B ew egungsvor
gänge b ei verschie
den dichter Lage- xung in A bhängigkeit
Abb. 29. D arstellung des Spannungszustandes in der Bruchebene eines Bodenkörpers nach M o h r.
P = < 3 X größte H auptspannung (Kolbendruck), H = d y k leinste lla u p tsp a n n u n g (Seitendruck),
r Schubspannung in O lettebene, d D ruckspannung in G leitebene, (p R eibungsw inkel,
tang < f— P R eibungsziffer,
= t N eig u n g der G leitebenen g egen Lotrechte.
vom V erhältnis der H auptspannungen ^ bei loser Lagerung ist die erste B ew egung bereits von erheblicher Größe, wenige Bewegungen führen zum Bruch, w ährend bei einem Boden m ittlerer Dichte nur geringe Bew egungen erforderlich sind, um die jew eils den neuen Spannungs
verhältnissen entsprechenden zusätzlichen Lagerungsw iderstände zu wecken.
Bei nahezu größtm öglicher Dichte ist praktisch nur ein Bruchgang vor
handen, da zusätzliche W iderstände nicht m ehr gew eckt w erden können.
N eben dem Sand A, der dem Feinanteil des beim Bau der Talsperren verw endeten Bodens am besten entsprach, und einem verhältnism äßig fetten Lehm B w urde mit den kleinen Bodenpressen ein Sand F unter
sucht, der durch seinen geringen U ngleichförm igkeitsgrad besonders auffiel, um aus einem Vergleich den Einfluß der K ornzusam m ensetzung auf die Festigkeitseigenschaften des Bodens erfassen zu können. Mit der großen Bodenpresse w urden natürliche grobe Bodengemische, außer
dem der Einfluß von Flußschotter in Sand- und Lehm boden untersucht.
Bei der Auswertung der V ersuche zeigt sich vorerst ein von der V erdichtung beinahe unabhängiges konstantes V erhältnis r = y; für die
dx
aus der G leitfläche errechnete Schubspannung wird an der Proportlonalitäts- grenze für Sand A und F y, = 0,3, an der Bruchgrenze für Sand A y2 == 0,34, für Sand F y2 = 0,32; y gibt den Spannungszustand des Bodens nicht richtig w ieder. Das erhellt schon aus der Z usam m enstellung der B eiw erte in A bhängigkeit von n = \ , die in Abb. 23 gegeben Ist und für y einen von dem Verhältnis der beiden H auptspannungen fast unabhängigen W ert ergibt.
Das gleiche Ergebnis ist für eine D arstellung der A bhängigkeit v = r a x tfy
zu erw arten. Gemäß V oraussetzung ist hierfür auch der W ert von v x und vz gleich hoch, nämlich der cos <p der durch die Fließlinien festgelegten G leitfläche, ln beiden Fällen wird der Anteil der Ringspannung nicht ausreichend gew ertet, die, w ie Abb. 22 zeigt, mit steigender V erdichtung ganz erheblich sinkt. U nter Beachtung des oben über den Zusam m enhang
7*
—- = p G esagten ergibt sich, daß die Schubspannung bzw. Schubfestigkeit b ei überverdichteten Böden erheblich größer ist, aus der D arstellung nach M o h r , auch bei einer A usw ertung der Bodenversuche, daß diese den Spannungszustand am besten beschreibt (Abb. 29).
Die M o h rsc h e H üllkurve kann für die beiden Sande bei natür
lichem W assergehalt (natürlichem Porengehalt) für den Spannungs
zustand an der Proportionalitätsgrenze und beim Bruch durch eine Gerade dargestellt w erden, die durch den Nullpunkt geht. Für den erstgenannten Spannungszustand ist die H üllkurve auch beim Lehm B eine Gerade durch den U rsprung. Die hier beobachtete größere Streuung Ist darauf
zurückzuführen, daß die mit dem Lehm durchge
führten Versuche unterdem T em pe- raturw echsel in der V ersuchsan
staltstärk er litten als diejenigen mit dem unem pfind
licheren Sand.
Beim Bruch zeigt der Lehm ein grundsätzlich an
deres Verhalten.
Die H üllkurve ist gekrüm m t. Die angelegten Tan
genten zeigen einen steigenden Schubw iderstand für die Bela
stung 0. Dies kann auf eine Steigerung der Kohäsion und auf einen erhöhten Strukturw ider
stand zurückzu
führen sein. Zur genauen F eststel
lung und U nter
scheidung reichte w eder das Ver
suchsgerät aus, noch die Zahl der untersuchten 1 |
o Beobachtung mit Wev’scnem Ad.oarat a) an Propertionalitifsgrenze + Vers
• mit
uche ubemrd/c
„i
Presse \rerdich hfet
1et.
o sofort hech
/
/ / ®- V/ / ł L
*>1 f l i, //
// /\A
/■+
\ | f K
\
\
/
Ä4b) bei i ßrucfi
\
f/
s .
6 5 7 es in atü
Abb. 30. D arstellung des Spannungszustandes nach M o h r für Sand F;
a) an der Proportionalitätsgrenze, b) beim Bruch.
D ie U m h ü llu n g slin ie soll d ie eingetragen en K reise an der O rdinate d, f tangierend berühren. D ie m it der Presse über- verdichteten Proben brechen sofort, d as V erhältnis — = fil beix
der ersten B ew eg u n g entsprich t dem so n st beim Bruch beobachteten V erhältnis |«j.
7 1 0 C o l l o r i o , Die neuen Talsp er rendäm me im Harz DIE BAUTECHNIK P a c h s c h rlft f. d . g e s. B a u fn g e n le u rw e se n
Abb. 31. D arstellung des Spannungszustandes . nach M o h r für Sand A, w ie A b b .30.
D as S p a n n u n g sg esetz ist so w o h l an der P ro p o rtio n a litä ts
g ren ze w ie b eim Bruch ab hä n g ig von der V orverd ich tu n g d es B odens. D ie B ez eich n u n g 8 / 6 h eiß t, daß der Boden m it 8 atü v erd ich tet und m it 6 atü K olbendruck ab
g ep reßt w urde.
P roben. Die für Sand F im K reyschen A pparat festgestellten Schub
spannungen stim m en mit den für die erste B ew egung bei d er Bodenpresse festgestellten überein und betragen ftl = 0,633, für den Bruch w urde ,« 2 = 0 ,8 0 festgestellt (Abb. 30). Durch Ü berverdichtung des Bodens w ird die Festigkeit nicht m erkbar erhöht. Bei überverdichteten Böden stellte sich ohne Ü bergang b ei erster B ew egung
sofort der Bruch ein. Dies hängt dam it zusam m en, daß sich bei dem gleichm äßigen und feinen Sand ein Strukturw iderstand nicht bilden kann. Aus diesem G runde sind auch die Ergebnisse der V ersuche in dem K reyschen A pparat m it und ohne M etallfilter gleich.
D am it w erden die Schlußfolgerungen bestätigt, die die Praxis bereits gezogen hat, die solche gleichm äßigen Feinböden v e r
m eidet. D ie E rscheinung des F ließens und Treibens des Bodens beschränkt sich auch auf solche Böden und ist schon für m an
chen Bauunfall verantw ortlich gew esen. Für w ichtige B auw erke eignet sich ein solcher Boden als Baustoff nicht.
Bei Sand A (Abb. 31) h atte sich bereits im K reyschen A pparat gezeigt, daß ohne M etallfilter ein erheblicher S trukturw ider
stand en tsteh t (ohne F ilter /i1 = 0,71, mit F ilter //j = 0,64). Die B odenpresse ergab für die erste B ew egung, also die Pro
portionalitätsgrenze, den gleichen W ert wie der R eibungsversuch ^ 1= = 0,64, für den Bruch fj.2 — 0,9. D er B ruchw ert lieg t hier also nicht u n b ed eu te n d h ö h er als bei Sand F, w as auf die bessere K ornzusam m en
setzung zurückzuführen ist. Dies zeigt sich besonders bei der U ntersuchung von B ö d en , die vor dem V ersuch ü berd ich tet w u rd en , in einem w esen t
lich höheren W ert für beide untersuchte Z ustände.
D abei scheint für den Spannungszustand an der Proportionalitätsgrenze (Abb. 33 u. 34) p t bei gleichem V erhältnis zw ischen V erdichtungsdruck und Preßdruck konstant zu sein. Je nach der Entlastung steigt der Bei
w ert aber von 0,63 auf 0,75 bis 1,1; die zusätzlichen S trukturw iderstände sind also erheblich und steigen mit d er V erdichtung des B odens. Für den Bruchw ert liegen die W erte etw as verw ickelter. Die H üllkurven sind nicht m ehr gerade, sondern g ekrüm m te Linien für je d e n V erdichtungs
druck (Abb. 34). M it dem K reyschen A pparat ergab sich auch bei ü b er
verdichtetem Sand A keine Steigerung der Schubfestigkeit, w as darauf zurückzuführen Ist, daß bei A nw endung des M etallfilters die Entw icklung von Strukturw iderständen ausgeschlossen ist. Für d e n L e h m B brachte der Kreysche A pparat m it dem M etailfilter 0,418 p , die Bodenpresse (A bb.32) für die Proportionalitätsgrenze = 0,395 p und für den Bruch r 2 = 0,748 p + y, bei natürlichem W assergehalt, (y Kohäsion.) Ü berverdichtete V er
suche ergaben w esentlich höhere W erte. Die Zahl d e r V ersuche reichte aber nicht aus, eine einw andfreie A bhängigkeit w ie bei Sand A zu finden, da bei Lehm die Kohäsion und anderes die E rgebnisse b e e in flussen. Auch m it dem K reyschen A pparat w urde für Lehm B eine Steigerung der R eibungsw erte gefunden, die zw eifellos auf Kohäsion zurückzuführen ist. Die Steigerung der Schubfestigkeit ist bei den V ersuchen m it d er Bodenpresse
ziem lich erheblich, b ei einer E ntlastung von 5 0 % w ird ,ux
= 1,13 bis 1,35, p 2 etw a 1,80. (In Abb. 32 nicht eingetragen.)
D ie V ersuche in d er großen Boden
presse mit grobem Schotter in Lehm- und S andboden (Ab
bild. 35) brachten den Beweis, daß ein mit Flußschotter ver
m ischter Sand- oder L ehm boden unter allen U m ständen
höhere Festigkeiten __________________ ___________________________________
b esitzt als d er Fein- u 1 2 3 e in atu
boden. D abei ist be- A bb. 33. Spannungen ln d er G leiteb en e für Sand A m erkensw ert, daß die an der Proportionalitätsgrenze für v erschiedene V erdichtung.
B ruchfestigkeit bei L ehm -Schotter erst von einem A nteil von 4 0 % Schotter an besonders steigt, w ährend bis dahin der Lehm im großen ganzen m aßgebend bleibt. Bei Sand-Schotter bringt der Schotter schon bei geringem A nteil die größte Steigerung. D ie Schubspannungen an der Proportionalitäts
grenze verhalten sich b ei einem Schotter-Sand-G em isch ähnlich, w ährend bei L eh m -S ch o tter-G em isch eine fast gleichm äßige Z unahm e festgestellt w erden kann. D ieser U nter
schied Ist sehr zu beachten, D ie Z ahlenw erte können aus Abb. 35 abgelesen w erden.
b) Bruch
5 — v 3 2 1 0
Abb. 32. D arstellung des Spannungszustandes nach M o h r für Lehm B, w ie Abb. 30.
D ie o ffen sich tlich e S treu u n g der U n tersu ch u n g en an der P roportion alitätsgren ze ist auf d ie größere E m p fin d lich k eit d ieses B odens zu rü ck zu fü hren , d ie K rüm m ung der U m h ü llu n g s- lin ie in der D a rstellu n g b eim Bruch auf d ie m it dem Druck steig e n d e K oh äsion ; E in flü sse, d ie m it der vorh an denen Apparatur
n ich t z a h len m ä ß ig fe s tg e le g t w erd en konnten.
Einen w eiteren Einblick ln das V erhalten der G eröllböden g ib t eine V ersuchsreihe, bei der ein den tatsächlichen V erhältnissen des Talschotters d er beid en H arztäler etw a en tsprechender Sand-Schotter-Boden, b ei dem allerdings die Steinbrocken üb er 100 mm entfernt w aren, für verschiedene V erdichtung geprüft w urde. Die V ersuche w urden durchgeführt in der großen Bodenpresse m it einer gleichbleibenden K olbenlast von 4 atü, aber verschiedener V erdichtung des Bodens. Für das V erhältnis der H aupt
spannungen ergibt sich in A bhängigkeit von der Porenziffer A bb. 36, die einen besonders starken A bfall der kleinen H auptspannung m it der zu
nehm enden V erdichtung zeigt. D er Reibungsw ert scheint fast linear von der Porenziffer abhängig zu sein, steigt jedenfalls m it fallendem Hohlraum.
Diese V ersuche stim m en mit Angaben T e r z a g h i s üb er Stützw andversuche in der Art des V erh alten s überein. Die W erte der Stützw andversuche streu en allerdings stärker. U nsere V ersuche, m it Stützw andversuchen den Einfluß grobkörnigen B odens in brüchigen B öden zu erforschen, schlugen durchw eg fehl, da die Kohäsion alle Ergebnisse verw ischte.
Bislang w urden nur Böden mit natürlichem W assergehalt und solche mit zu geringem , also überverdichtete, betrachtet. Nun ist bekannt, daß neben dem Drucke die m it diesem steig en d e A bnahm e des Porenvolum ens besonders w ichtig w ird, w enn die Poren m it W asser g efü llt sind und die
für 5atu
Safü
• 8aiü Pressung
o 6 • *
^ 4 • ' + Z * *
6(4 heißt mit Safü verdichtet
, ■
9 • abaeareßt6 in atü 9
A bb. 34. Spannungen in der B ruchebene bei Sand A für verschiedene V erdichtung (s. a. Abb. 33).
J a h rg a n g 14 lie f t 49
13. N o v e m b e r 1936 C o l l o r l o , Die neuen Talsperrendämme im Harz
711
0,3 0,1 0,5 0,5 0,1
Porenziffer £
Abb. 36. A bhängigkeit der Haupt- und Schubspannungen des Schotterbodens von
der V erdichtung (Porenziffer).
Index 0 b ez e ich n e t das V erhältnis der Spannungen
— b zw . — = ■ und J L = u b ei behinderter S eiten-
p <lx d
d eh nu n g. 1 an der Proportion alitätsgren ze, 2 beim Bruch.
Wassergehalt der Tatalsubstanz in °h
Abb. 37. A bhängigkeit der Festigkeit
^dargestellt durch den R eibungsw ert p = vom W assergehalt des Bodens und vom Druck (P = ax).
System atisch e D a rstellu n g nach S ch nellvcrsuchen m it dem K r e y s e h e n R eib u n gsap p arat
0,5 0,5 / z 0,5
Abb. 38. Z usam m enhang zwischen der A t t e n b e r g - schen Plastizitätszahl und der Reibungsziffer für die bei den Bauten im Harz verw endeten Feinsande,
Lehm e und Tone.
spielt daneben auch die Kohäsion eine Rolle, weswegen das dort fest
gestellte V erhältnis « 1 :2 ,0 bis 2,5 nicht ohne w eiteres mit den obigen Zahlen in Vergleich gesetzt w erden kann.
Die Festigkeit des Bodens und sein Spannungszustand sind w eiter in erheblichem Maße von seinem P orengehalt und dam it von der V erdichtung des Bodens abhängig. Dies kann als E in f l u ß d e r V o r g e s c h i c h t e des Bodens bezeichnet w erden, der bei wohl allen Baustoffen wichtig ist (V ergütung des Stahls, Verdichtung bei Beton). Daß beim Boden auch der zeitliche W echsel des W assergehaltes w ährend Bau und Betrieb eine Rolle spielt, ist oben schon betont w orden. Außerdem hängt aber die Festigkeit und der Spannungszustand beim Boden auch von d e n i n n e r e n S p a n n u n g e n selbst ab. Diese A bhängigkeit kennt man im allgem einen bei anderen Baustoffen nicht. So ist z. B. der Einfluß der Verdichtung des Bodens auf das Eintreten der ersten Bewegung und dam it der G leit
fläche abhängig von dem Druck, unter dem der Boden steht. Auch der Bruch entsteht hier nicht bei einem festen V erhältnis der Normal- und Schubspannungen (gleiches u2), sondern bei einem verschiedenen, abhängig von dem V erhältnis des Verdlchtungs- und Preßdruckes.
5. K o n s i s t e n z p r ü f u n g , S t r u k t u r , V e r d i c h t u n g s f ä h i g k e i t , D i c h t i g k e i t .
Als Schnellprüfung Insbesondere der bindigen Böden kam außer der Siebanalysc die A t t e r b e r g s c h e Konsistenzprüfung in Frage, die die Form barkeit und Plastizität der Böden beschreibt. Während cs für die Zusam m enpreßbarkeit m eßtechnische M ethoden gibt, ist die Plastizität des Bodens nur ungefähr festzustellen. (Als Maß gilt der W assergehalt bzw. die Porenziffer.) Für die hier in Frage kom m enden Bodenarten w urde die Fließgrenze (obere Plastizitätsgrenze) und die A usrollgrenze (untere Plastizitätsgrenze) erm ittelt.
Dafür ergeben sich folgende W erte:
B o d e n Fließgrenze
Porenziffer
Ausrollgrenze Porenziffer
Plastlzltäts- zahl 1. Sandiger Lehm (Söse und
Oder), 0 bis 0,25 mm . . 0,795 0,53 0,265
2. Sandiger Lehm von grauem Ton durchsetzt, 0 bis 3 mm
' v '
0,900 0,50 0,400
3. H um oser, gelber Lehm
(Söse und Oder), 0 b is 3 mm 0,923 0,663 0,260 4. G rauer Ton (Söse), 0 bis
0,15 m m ... 1,800 0,930 0,870 5. F etter Lehm (Oder) . . . 1,50 0,61 0,89 6. Lehm (Söse) V orsperre . . 1,00 0,6 bis 0,7 0,3 bis 0,4 D rucksteigerung so schnell vor sich geht, daß sich der W assergehalt nicht
sogleich anpassen kann. Da nur die feste Faser Reibungskräfte auf
nehm en kann, in diesem Falle aber das Porenw asser unter Spannung kom m en muß, nim m t die Reibungsziffer allmählich erst dann den natür
lichen W ert an, w enn das überschüssige Porenw asser völlig ausgepreßt ist.
Um einen Einblick in das V erhalten der Böden gegenüber w echselndem W assergehalt und verschiedenem Drucke zu erhalten, w urde für den Sand, Lehm und Ton eine Reihe von Versuchen mit dem Kreyschen Apparat durchgeführt, bei denen diese beiden W erte w echseln. Die D arstellung in Abb. 37 zeigt eine Steigerung des Rcibungsw ertes vom W assergehalt = 0 bis zu einem G rößtw erte, dem ein ziemlich steiler Abfall folgt. Die Steigerung dürfte nicht nur auf die Weckung von H aftspannungen zurück
zuführen sein, sondern auch dar
a u f, daß die Bodenproben mit g 2„ ^ tä a n ^kzvr.S a n d ^ geringem W assergehalt nicht so
dicht gelag ert waren, als die mit etw as höherem . Bei Sand A m ußten die V ersuche sehr schnell durchgeführt w erden, da sich sonst das Porenw asser entspannte.
F ü r die B eurteilung des Bodens als Baustoff ergaben sich aus den V ersuchen folgende Ein
flüsse auf die Festigkeit:
N eben d er Kornform sind Korngröße und vor allem K o r n z u s a m m e n s e t z u n g des Bodens von W ichtigkeit. Feine gleich
körnige Böden erreichen nicht nur gerin g ere F estigkeiten, sondern können auch keinen Struktur
w iderstand entw ickeln, der für die F estigkeit der kohäsionslosen M assen besonders wichtig ist.
Die V ersuche ergaben dam it auch den einw andfreien N achweis, daß es sich bei der Z erstörung der B odenkörper m eist nicht um ein
fache Reibungsvorgänge handelt, sondern um einen viel verwlckel-
Anteil an Schalter m
Abb. 35. Der Einfluß der Korn
zusam m ensetzung auf den Spannungszustand bei norm aler
V erdichtung für verschiedene M ischungen Schotter/Sand und
Schotter/Lehm .
bei Proportionnlitätsgrenze, {u beim Bruch.
teren Vorgang. Für Boden hat die Körnung ähnliche B edeutung wie für Beton. Als Maß für diese zusätzlichen Strukturw iderstände kann man das V erhältnis zwischen den Schubspannungen bei erster Bewegung und beim Bruch, also u y : p 2, betrachten und V erfestigung nennen.
W ährend diese bei dem Feinsand F nur den W ert 1 : 1,1 erreicht, steigt sie bei dem bes
ser zusam m engesetzten ' Sand A auf 1 :1 ,5 für natürlichen Porengehalt und 1 : 1,35 für über
verdichteten Boden, bei dem natürlichen Schot
terboden auf 1 :1 ,8 bzw. 1 :1,6. Bei Lehm
Die E ignung der A tterbergschen Konsistenzgrenzen zur Schnellprüfung zeigt Abb. 38, in der für verschiedene Böden Plastizitälszahl und R eibungs
ziffer angegeben sind. Selbstverständlich kann ein solches Schaubild nur für Böden gleicher Entstehungsgeschichte G ültigkeit haben.
Aus dem vorhergehenden ist die B edeutung der Verdichtung der Böden im Bauwerk ohne w eiteres ersichtlich. D ieser Frage w urde deshalb von Anfang an besondere A ufm erksamkeit
gew idm et (s. A bschnitte C u. D).
