Die Bautechnik, Jg. 10, Heft 37

10. Jahrgang

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DIE BAUTECHNIK

B E R L IN , 26. August 1932 Heft 37

Die Dichtung des Berliner Spreetunnels zwischen Jannowitz- und Waisenbriicke

aiic Rechte vorbełiaiten. durch einen inneren Eisenbetonmantel.

V on Dipl.-Ing. Biirklen, Direktor der August W olfsholz Prefizem entbau A G , Berlin.

Der Spreetunnel zwischen Jannowitz- un d W aisenbriicke wurde In D ie Messungen des in den Tunncl eintretenden Wassers ergaben den Jahren 1914 bis 1918 gebaut und btldete einen Teil der 1913 begonnenen nam lich 1919 eine durchschnittliche M enge von 67 m

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je Tag. Da aufier- A E G -U ntergrundbahn, die die kurzeste V e rbindung zwischen dem Bahnhof dem das Technische U ntersuchungsam t der Stadt Berlin einen hohen Kalk- G esundbrunnen und Neu-

kólln herstellen sollte. In ­ folge der wahrend des Krie- ges im m er grófier werden- den Schwierigkeiten bei der Beschaff ung von Arbeitskraf- ten und Baustoffen muBte der Bau der begonnenen Teilstrecken allm ahllch eln- gestellt werden, m it A us­

nahm e der Spreeunterfiih- rung, bei der eine Still- legung nicht angangig war.

D er Tunnel kreuzt die Spree (Abb. 1) unter einem spitzen W in k e l und in einer schlanken S-Kurve, die auf dem Sudufer an der Janno- witzbriicke in der Brucken- straBe beginnt und am N ordufer bei der W a ise n ­ briicke In die Neue Fried- rlchstrafie e inm undet. Die etwa 180 m lange Strecke unter der Spree ist heute noch der langste Unter- grundbahntunnel in Berlin, der auch durch die spate­

ren Spree - Unterfahrungen nicht iibertroffen wurde.

Der in A b b. 2 dargestellte Querschnitt laBt die von den iibrigen Tunneln abw eichende A usfiihrung erkennen. U m die G efahr des bei der ersten Spree-Unterfahrung an der Inselbriicke vorgekom m enen Wasser- einbruchs in die offene Baugrube auszuschalten, w urde nach dem R am m en

gehalt des Wassers fest- stellte, so bestand die G e ­ fahr, daB der Beton von dem durchstróm enden W a s­

ser im m er m ehr ausgelaugt und in seiner Festigkeit herabgem indert w urde.

A n die schadhafte aufiere P appdichtung konnte m an allerdings nicht heran, w eshalb m an versuchte, den Tunnel nachtragllch innen zu d ic h te n , indem m an einen wasserdichten P utz aufbrachte und diesem verschicdene Zusatze an den besonders durchiassi- gen S tellen beim ischte. D ie U ng unst der Inflatlonszeit gestattete jedoch keine durchgreifenden M afinah­

m en, so daB m it den an- gew andten M itte ln nur eine gewlsse Verbesserung, aber kein volier Erfolg er- zielt werden konnte.

A is dann der Weiter- bau der Bahn zwischen G esundbrunnen und Neu- kolln geplant w urde, ent- schloB man sich zu einer Verlegung der Linie aus der Neuen Friedrich- straBe in die Dircksenstrafie, wodurch die neue D -Linie in den gemein- samen U ntergrundbahnhof am Alexanderplatz einbezogen wurde. Diese LOsung, die aufier dem eben genannten Y orteil noch den w citeren einer y3?.,2S

der Spundw ande un d dem E inbau der Brunnen In der ausgebaggerten Flufirinne eine 1,10 m dicke Eisenbetondecke m it dariiberliegender wasserdichter Leinw and und 25 cm dickem Schotterbett hergestellt.

U nter dem Schutze dieser D ecke wurde dann der Tunnel gebaut. D abei traten besonders bel der Herstellung der aufieren Pappdichtung grofie Schwierigkeiten auf, dereń A usw irkung auf die Wasserdichtig- keit des Tunnels um so nachteiliger war, ais w ahrend des Krieges nicht genilgend zahlreiches geschultes Personal zur Ver- fiigung stand und auch zum Teil die Bau­

stoffe nicht m ehr den Anforderungen voil geniigten. Infolgedessen zeigten sich nach S tille gu ng der G rundw asserhaltung zahlreiche undlchte Stellen, zu dereń Beseitigung in den folgenden Jahren die verschiedensten M afi­

nahm en getroffen wurden.

V e rb in d un g m it dem Stadtbahnhof Jan- now ltzbriicke hat, schien den alten Spree­

tunnel zwischen Jannowitz- und W aisen­

briicke iiberfliissig zu machen. D och g alt dies nur fiir seinen urspriinglichen Zweck ais Teil der friiheren AEG-Bahn. In dem A ugenblick, ais die neue E-LInie nach Lichtenberg u n d Friedrichsfelde in A ngriff g eno m m en w urde, g ew ann der Tunnel w ieder erhtthte B edeutung, w eil nur auf diesem W ege die Ziige von der hOheren D -LInie zur tieferen E - L in ie , die im U -B ahnhof A lexanderplatz rechtw inklig iibereinander liegen, gelangen kOnnen un d fiir beide Strecken nur die U nterhaltungswerkstatten in der Seestrafie zur Verfiigung stehen.

Z u diesem Zwecke war es nótig, den T unnel vorher vo llkom m en zu dichten u n d betriebsicher zu machen. V o n den yerschiedenen in Betracht A bb. 2. Querschnitt des alten AEG-Tunnels.

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B lir k le n , Dichtung des Berliner Spreetunnels zwischen Jannowitz- und Waisenbrucke usw. Fachschrlft f .d . ges. Baulngenleurwesen

gezogenen Vorschl3gen w urde durch das technische Buro der Nordsiid- bahn A G eine Innendichtung mittels eines Eisenbetonm antels ais die zweckmafiigste und wirtschaftlichste Lósung erm ittelt. Das dariiber ein- geholte G utachten von Prof. S>r.=$Sng. M ó r s c h , Stuttgart, bezeichnete unter eingehender W iirdig ung aller órtlichen Verhaltnlsse die H erstellung einer inneren M onlerdichtung ais m óglich und befiirwortete eine solche, da auf diese W eise ein voller Erfolg zu erreichen sei. Das G utachten enthielt auch alle grundlegenden Einzelheiten fiir die Ausfiihrung, weshalb der G utachter mehrfach zu Besichtigungen und Beratungen w ahrend der A rbeiten zugezogen wurde.

Nach diesen Richtlinien sollte die M onierdichtung bei abgesenktem G rundwasser hergestellt werden und aus einem wasserdichten Beton m it engmaschiger Bew ehrung bestehen. Z ur V erankerung (Abb. 3) sollten in den alten Tunnelbeton Rundeisenbiigel m it Z em entm órtel eingeprefit w erden, dereń A bstand so zu bemessen w ar, dafi die M onierdichtung durch den vollen Wasserdruck nicht abgehoben w urde, d. h. ihre Biege- festigkeit sollte unter Berucksichtigung der notigen Sicherheit nicht iiber- beansprucht werden. U m dies zu erreichen, umfassen die Rundeisenbiigel

A bb. 3. Y erankerung un d Bew ehrung der M onierdichtung.

m it Haken dle B ewehrung und iibertragen dadurch den Wasserdruck auf den alten T unne lbe to n, der, durch den E isenbetonm antel w irkungsvoll verstarkt, dieser Beanspruchung noch vollauf gewachsen ist. Ais weiterer Schutz war ein wasserdichter Z em entp utz vorgesehen.

Es konnte dem nach fiir die Sohle, W an d ę un d Decke genau die Be­

w ehrung der mindestens

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cm dicken M onierdichtung und der Biigel- abstand berechnet werden, w obei auf den sehr knappen lichten Raum des Tunnels w eitgehend Riicksicht genom m en werden mufite. Infolgedessen entstand ein aus einzelnen, sich gegeneinander abstiitzenden G ew olben bestehender Eisenbetonm antel (Abb. 4), dessen Form In statischer Hinsicht den grofien V orteil hat, dafi die einzelnen G ew ólb e den Wasserdruck auch dann aufnehm en k ó n n en , w enn dic W irkung der Rundeisenanker ganz aufier Betracht bleibt.

Bei der in A bb. 3 dargestellten A n o rd n un g werden z. B. die in der Sohle eingeprefiten A nker von 10 m m D urchm . m it 820 kg/cm

2

^Zug-

spannung beansprucht, w ahrend der Eisenbeton an seiner schwachsten Stelle von

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cm eine Biegungsspannung von nur 6,7 kg/cm

2

aufzunehm en hat, w enn m it einem Wasserdruck von 9,53 t in der Sohle gerechnet w ird. Beriicksichtigt man aber die W irkung der A nker gar nicht und n im m t nur eine gew ólbeartige A bstutzung der Sohle gegen die W andę an, so ergibt sich im Scheiteląuerschnitt von

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cm Dicke m it einer Be­

w ehrung von 5 Rundeisen

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m m und 5 Rundeisen 10 m m eine Druck- spannung von 37,3 kg/cm 2. A lle S pannungen kónnen in jedem Falle von dem sehr festen Beton m it geniigender Sicherheit aufgenom m en w erden, so dafi in statischer H insicht eine v o llk om m e n einwandfreie Lósung gefunden worden ist. D le auf diese W eise erm ittelten Ab- messungen mufiten genau den verschiedenen Tunnelprofilen angepafit w erden, die in ihrer lichten W eite und H óhe stark wechseln, je nach den H albm essem der Kurven und den Obergangen von der W aagerechten zur Steigung. Ebenso mufite man sich beim Bohren der Ankerlócher an die E inteilun g der eisernen Trager halten und Riicksicht auf dle aufiere P appdichtung nehm en (vgl. A b b . 2). D ie geringe lichte W eite gestattete auch nicht die v ó llig e A uskle id un g jedes Tunnelschlauches fiir sich, w o­

durch die M ittelw and auf beiden Seiten eine Eisenbetonschicht erhalten hatte und ein ringsum geschlossener M an te l in jedem Tunnelschlauch entstanden ware. Es mufite vielm ehr dic M ittelw and oben und unten durchschnitten un d die Decken- bzw. Sohlendichtung an diesen Stellen hindurchgezogen werden. D a dies nur in kurzeń Abschnitten ausgefiihrt werden konnte, entstanden hier m ehr Arbeitsfugen ais im freien Tunnel- profil, was naturlich die A rbeit erschwerte un d die Z ahl der gefahrdeten Stellen unliebsam vermehrte. Das Profil liefi jedoch keine anderen Ab- messungen zu. Es wurde deshalb w ie folgt vorgegangen (vgl. A bb. 3 u. 4).

D ie zu dlchtenden Tunnelflachen m ufiten zuerst sauber abgestemmt w erden, d am it die sehr dicken Krusten aus Kalksinter entfernt und iiberall eine rauhe Betonflache geschaffen wurde. D abei waren auch die an den A ufienw anden und an der Sohle vorhandcnen Vorspriinge zu beseitigen.

D ann w urden dic Ankerlócher von 30 m m 1. W . in der Sohle un d den Aufienw anden 50 cm und in der Decke 25 cm tief gebohrt und die Anker von 10 m m Durchm . m it Z em entm órtel eingeprefit. ■

N un mufite auf den Fiachen ein Spritzputz von 1,5 cm Dicke auf­

gebracht werden, der den teilw eise sehr starken Wasserandrang unter-

A bb. 4. Querschnitt der M onierdichtung.

binden sollte und deshalb einen Zusatz von Sika erhielt, dam it unter seinem Schutze der Eisenbetonm antel ungehindert abbinden und erharten konnte, ohne von Wasser ausgespiilt und porós gem acht zu werden.

Nach Erharten des Putzes wurde die Bew ehrung verlegt und sorgfaitig an jeder K reuzung geflochten. D abei wurde besonders auf eine straffe V e rbindung m it den Haken der Rundeisenanker geachtet, die die Be­

w ehrung dicht umschliefien sollten, so dafi stets eine unm ittelbare Ober- tragung der Krafte gew ahrleistet war. Aus dem selben G runde mufiten die Bewehrungseisen an den Arbeitsfugen m itcinander verschweifit w erden, dam it die hier besonders gefahrlichen Schw lndspannungen un ­ m ittelbar aufgenom m en werden konnten und ein O ffnen der Fugen aus- geschlossen war.

Der Beton wurde unter standiger Kontrolle des verantwortlichen Bauleiters genau nach Vorschrift gemischt. Seine Verarbeitung an der Verw endungstelle war yerschieden, je nachdem er fiir die Sohle, W andę oder Decke gebraucht wurde. An der Sohle konnte der Beton m it Hand- oder Prefiluftstampfern auf den fiir die W asserundurchlassigkeit erforder- lichcn Grad der V erdichtung gebracht werden, w ahrend er an der W and ais Riittelbeton ausgefiihrt wurde, indem die S chalung (Abb. 5) standig mit Prefiluftham mern abgeklopft w urde, d am it der Beton sich satt zu- sam m enriittelte und keine wasserdurchiassigen Poren entstanden. A m schwierigsten war die H erstellung des Eisenbetonm antels der Decke. Um hier vollk om m e ne D ichtigkeit zu erzielen und keine Trennungsfuge zwischen altem und neuem Beton entstehen zu lassen, fand das Prefl- betonverfahren A n w e n du ng . A us den 300 1 Beton fassenden, m it Riihr- werk ausgestatteten Kesseln wurde die M ischung unter A nw e ndung eines Druckes von etwa 3 at durch Schiauche von 80 m m 1. W . in die durch- schnittlich 4,5 m hoch llegende D eckenschalung eingeprefit. W enn der Beton eingeprefit war, setzte man ihn zum Schlufi noch m it wechselndcn Spannungen bis zu 7 at unter Druck und drehte glelchzeitig die auf S pindeln sitzende Schalung etwas hoch (A bb.

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), so dafi die Entstehung einer auch noch so feinen Fugę ausgeschlossen war. Dafi dies durchweg gelungen ist, haben die mehrfachen U ntersuchungen an besonders zu

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A bb. 5. W andschalung. A b b.

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^. D eckenschalung auf Spindeln.

diesem Zweck hergestellten Bohrungen durch den neuen Prefibeton und den alten Tunnelbeton gezelgt. Die Decke w urde in 2,5 bis 3 m langen Abschnitten, die W an d ę in durchschnittlich 10 m langen Tcilen un d die Sohle in grófierer Lange betoniert.

D ie Wand- und Deckenteile des Eisenbetonm antels besafien nach dem Ausschalen gróBtentells eine ganz glatte Z em en th aut, die ais besonderer Yorteil der Y e rw e n d un g von Blechschalung infolge ihrer

A b b . 7. Betonoberflache nach dem Abstocken.

vor dem Aufschleudern des Putzes sorgfaltig auf m indestens 2 cm Tiefe ausgestem m t, um etwa vorhandene poróse Stelnnester beseitigen zu kónnen. Jedoch wurde iiberall eine sehr gute V erblndung der einzelnen Betonabschnitte vorgefunden, und N achdichtungsarbelten waren nur an der Sohle in der M ittelw and nótig.

Z um Schutze des wasserdichten Putzes gegen Beschadigungen beim Einbau der Gleise und spateren Stopfarbeitcn erhielt die Sohle noch einen 2 cm dicken Spritzputz, der auch an den W anden 1 m hoch gezogen wurde.

U m einigen AufschluB iiber den verm utllchen Zustand des Tunnels zu erhalten, entschloB sich die N ordstidbahn A G in dankenswerter Weise dazu, vor V ergebung der Arbeiten an einigen Stellen den alten Tunnel­

beton aufzustem m en un d Bohrlócher herzustellen. Bei diesen Vorarbelten zeigte sich, daB die Festigkeit und Wasserdurchiassigkeit des alten Betons sehr verschleden war. M an muBte dem nach w o hl m it Schwierigkeiten un d Oberraschungen rechnen; diese w urden aber von der W lrklichkeit noch iibertroffen.

D ie Tunnelsohle liegt nam lich an der tlefsten Stelle etwa 9,5 m unter M W der Spree, so daB m it diesem Wasserdruck wahrend der Her­

stellung der D ichtung uneingeschrankt zu rechnen geWesen ware, wenn nicht In unm ittelbarer N ahe des siidlichen Tunnelendes an der Jannowltz- briicke eine G rundw asserabsenkung m it Tiefbrunnen fiir den dort ge- legenen 1. Bauabschnitt des neuen Spreetunnels in Betrieb gewesen ware.

In A b b.

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sieht man den AnschluB des neuen an den alten Spreetunnel, dessen Grenze unter dem Reiter-Fangedam m am siidlichen Brandenburger Ufer liegt, der die schrag zur Spree verlaufende Baugrube der AnschluB- strecke abschliefit. Da die Entfernung von dieser Stelle bis zur Ein- m iin d u n g des alten Spreetunnels in die N eue Friedrichstrafie an der Walsenbriicke etwa 180 m betragt, so konnte man iiber die Reichweite der Grundw asserabsenkung auf dieser Strecke nur V erm utungen anstellen.

Es waren zw ar aufierhalb des Spreebettes Beobachtungsbrunnen vorhanden, dereń nachstgelegener am Brandenburger Ufer im J u li 1929 einen Wasser- stand in der m ittleren Tiefe + 22,50 aufwles. A ber iiber den Grund- wasserstand innerhalb der Spree war nichts Naheres b ekannt; man rechnete jedoch dam it, dafi das Spreebett durch die zahlreichen Sinkstoffe jeder Art v o llk om m e n abgedichtet sei un d infolgedessen auch die Sand- schichten, In denen der alte Spreetunnel liegt, unter der W irk u n g der benachbarten G rundw asserabsenkung g eniig end wasserfrei seien, um keinen W asserandrang w ahrend der D ichtungsarbeiten befiirchten zu miissen. Diese seiten giinstigen Verhaitnisse wahrend des Baues des neuen Spreetunnels, die man ais sicher voraussetzte, w ollte man nun fiir die geplante D ichtung des alten Tunnels ausnutzen un d begann m it den Arbeiten M itte A ugust 1929, gerade ais der erste Bauabschnitt des neuen Tunnels beendet war. Bel Beginn zeigte sich jedoch sofort, daB diese A nnahm en in keiner W eise zutrafen. Besonders flossen im Bereiche des siidlichen Tunnelendes grofie M engen Spreewasser in die sandigen Untergrundschichten a b , nachdem das Spreebett an dieser Stelle durch das Beseitigen der Fangedam m e nach B eendigung des ersten Bau- abschnittes vo llk o m m e n a ufg e w iihlt u n d undicht geworden war. W enige A bb.

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. AnschluB des alten Spreetunnels an die neue D -Linie

am Brandenburger Ufer.

W asserdichtigkeit sonst sehr erwunscht Ist. Da man aber W ert auf einen wasserdichten Putz zur O berdeckung der unverm eidlichen Trennungsfugen zwischen den einzelnen Betonabschnitten legte, so wurde m it leichten Prefiiuftstockhammern die Z em enthaut auf den ausgeschalten Fiachen abgestockt un d eine rauhe Oberflache hergestellt, an der der 1 cm dicke, gegiattete P utz g u t haften sollte.

D abei wurde die vo llk o m m e n dichte un d porenfreie Beschaffenheit des Betons festgestellt, wie A bb. 7 zeigt. Auch die Arbeltsfugen w urden

Neue Ł Bauflucht

Spundwande Tiefbrunnen 15 -20 skl Fórdermenge

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Stunden nach Entfernen des Reiter-Fangedam m es an der Grenze des alten un d neuen Spreetunnels waren die Tunnelw ande vOUig naB, so daB m an von A nfang an gerade im siidlichen Teil, w o m it den Arbeiten be­

g onnen w u rd e, m it den gróBten Schwierigkeiten infolge des starken Wasserandranges zu kam pfen hatte. Trotzdem wurde aber nach noch- maliger P riifung der Ortllchen VerhSltnisse beschlossen, die Arbeiten in der geplanten W eise fortzusetzen.

Beim Abstem m en des alten, wasserdichten Putzes, der trotz seiner guten Beschaffenheit nicht im stande gewesen war, m it seiner Haftfestigkeit am Beton allein den hohen Wasserdruck aufzunehm en, zeigte sich, daB der alte Beton an vielen Steilen nur noch geringe Hartę u n d Festigkelt besaB, ein Zeichen dafiir, daB der ursprilngllche Zem entgehalt grOBtentells durch das durchgeflossene Wasser ausgelaugt worden war (Abb. 9). Dies konnte um so leichter eintreten, ais der aus feinem Kiessand in magerer M lschung hergestellte Beton m it Rucksicht auf die vorhandene bltuminOse D ichtung ohne Bedenken porOs sein durfte. Die zeichnungsm afiig 90 cm tief liegende D ichtung wurde an zahlreichen Steilen beim Bohren der 50 cm langen AnkerlOcher schon in geringerer Tiefe angetroffen. Offenbar saBen urspriinglich an solchen Steilen die Brunnen der Grundwasser- absenkungsanlage zu w eit nach der W andm itte z u , so daB auch die D ichtung beim T unnelbau w eit nach innen vorgezogen worden war. So- b ald nun der Bohrer darauf stieB, wurde das Bitum en durch den hohen Wasserdruck von aufien in das Bohrloch hlneingedriickt, aus dem es dann langsam herausflofi. In solchen Failen konnte durch geteertes W erg und H olzpfropfen meist noch der W assereinbruch verhindert werden. W enn aber die A uB cndichtung durchstoBen war, dann bedurfte es oft tagelanger A rbeit, um die Einbruchstellen, die bis zu mehreren sl Wasser fuhrten, m it PreBzement und Sika abzudichten. In der Decke waren zahlreiche S teilen, an denen wahrscheinlich urspriinglich Steifen zur U nterstiitzung der Schutzdecke gestanden waren, nicht ausbetoniert, sondern ausgemauert worden (Abb. 10). D abei waren aber vielfach H ohiraum e ubriggeblieben, die nun m it M órtel nachtraglich ausgepreBt werden muBten. In derselben W eise hatte m an die yorgefundenen Risse zu dichten, bevor man m it den eigentlich geplanten Arbeiten beglnnen konnte, da an den meisten dieser Steilen auch sehr viel Wasser austrat. A uf welche U nregelm aBigkeiten hinsichtlich der Lage der Profiltrager im alten Tunneląuerschnitt m an unter U m standen auch beim Bohren der AnkerlOcher stleB, zeigt A bb. 11, wie m an iiberhaupt nachtraglich noch die groBen Schwierigkeiten feststellen konnte, die beim N eubau des Tunnels zu tiberwinden waren un d die oft zu einer A bw eichung von der geplanten A usfuhrung gezw ungen hatten.

Angesichts dieses Zustandes des Tunnels, nam lich des porOsen Betons und der darin yorgefundenen Risse u n d H o hira um e, besaBen die zahl­

reichen BohrlOcher fiir die Rundeisenbiigel eine erhohte Bedeutung, w eil bei ihrer dichten A nordnung — etwa 25 Stiick/m

2

— nicht nur samtliche Schaden des Tunnels aufgefunden werden muBten, sondern auch durch den in die BohrlOcher elngepreBten M órtel der alte, porose Beton w eithin abgedichtet und die Risse und H ohiraum e ausgeftillt w urden. Der Ver- brauch an eingepreBtem MOrtel betrug fiir ein durchschnittlich 42 cm tiefes Bohrloch 2,21 1, was der beste Beweis fiir die w eitgehende V erdichtung des alten Tunnelbetons ist. N im m t man nam lich entsprechend dem durch- schnittlichen A bstand der BohrlOcher von 20 cm auch eine Einpressung

bis zu 20 cm Tiefe an, so hat der auf ein Bohrloch entfallende Beton- abschnitt einen Inhalt von 0,0248 m 3. Das m it Rundeisenanker von 10 m m D urchm . besetzte, 42 cm tiefe und 30 mm w eite Bohrloch n im m t nur 0,27 1 MOrtel auf, so daB von der oben angegebenen, durchschnittlichen M

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rtelverpressung 1,94 I auf die Poren des alten Betons entfallen. Dessen ausgefiilltes P orenvolum en betragt dem nach unter den gem achten Voraus- setzungen im Durchschnitt 7,8°/0. Dieses Ergebnis zahlreicher Messungen und Stlchproben deckte sich auch vo llkom m en m it der Beobachtung, daB an vielcn Steilen der besonders starkę Wasserandrang nach Elnpressen der Anker merklich nachlieB, was nur dadurch erkiarlich war, daB die wasserfiihrendcn Poren des Betons durch den eingeprefiten MOrtel w eithin ausgefiillt wurden.

Es darf deshalb ais ein Hauptgrundsatz fiir derartige Instandsetzungs- arbeiten- gelten, daB der zu dichtende Beton durch eng angeordnete Bohrungen w eltgehend untersucht werden soli, d am it mOglichst alle darin enthaltenen Poren, Risse und H ohiraum e durch eingeprefiten MOrtel aus- gefiillt werden kOnnen. D ie dabei entstehenden Kosten werden dadurch ausgeglichen, dafi der so behandelte Beton nicht nur gedichtet, sondern auch verfestigt w ird und dafiir die zur A ufnahm e des Wasserdrucks statisch erforderliche M onlerdichtung schwacher gem acht werden kann.

A uf alle Tunnelflachen wurde vor Herstellung des Eisenbetonm antels ein 1,5 cm dicker Spritzputz aufgebracht, der den Beton der M onierdichtung wahrend des Abbindens un d Erhartens vor W asserandrang schiitzte und dadurch die B ild un g von schadlichen Poren verhinderte. A n besonders nassen Fiachen wurde dem MOrtel Sika II im V erhaltnis 1 R.-T. Sika : 1,2 R.-T.

Anmachwasser zugesetzt und dadurch erreicht, dafi der m it einem Druck von etwa 5 at angeschleuderte MOrtel an den nassen, oft von Wasser triefenden Tunnelflachen gut haftete und diese nach A ufbrin g un g mehrerer Putzschichten vo llk om m e n abdichtete. D ie SikalOsung wurde in einer durchschnittlichen M enge von 10 Raum prozenten des naturfeuchten Ge- misches zugesetzt, was bei einem M ischungsverhaltnis von 1 R.-T.

Zem ent : 1 R.-T. Sand einem W asserzementfaktor von 0,20 entspricht.

Dieser auch fiir Spritzputz sehr geringe Wasserzusatz ist nur dadurch er­

kiarlich, dafl der MOrtel verhaltnism afiig trocken sein mufite, w enn er auf die nassen Fiachen aufgespritzt w urde, w e il er dort vor dem A bbinden noch Wasser in sich aufnahm . D eshalb wechselte auch der Sika-Anteil je nach dem W asserandrang an den zu putzenden Fiachen. So wurde z. B. an den weniger nassen Fiachen fiir die erste Putzschicht zwar eben­

falls Sika II, aber im Verhaitnis 1 R.-T. Sika zu 3 R.-T. Anmachwasser und fiir die zweite Putzschicht S ik a IV a im Verhaitnis 1 : 4 verwendet.

Von der Gesam tflache von 4670 m

2

mufiten 1470 m

2

m it Sika II und 2885 m

2

m it Sika II un d IV a gedichtet werden, w ahrend nur 315 m

2

^so

w enig naB waren, dafi der aufgeschleuderte MOrtel ohne Zusatz haftete, ein deutilcher Beweis fiir die starkę W asserdurchlassigkeit des alten T unnelbetons. A uch dem MOrtel zum Einpressen der A nker wurde zum Teil Sika II zugesetzt, um dessen A b bin de n un d Erharten zu beschleunigen.

Da Sika nicht auf jeden Zem ent in der gleichen W eise einw lrkt, so w urden die Riidersdorfer Portlandzem entm arken Berolina und Bar zu­

sam m en m it Sika II und lV a fur den M órtel des Spritzputzes und Dycker- hoff Doppel zusam m en m it Sika II fiir das A bdichten von Sickerstellen benutzt, nachdem sich bei Beginn der Spritzputzarbeiten gezeigt hatte, dafl der m it Sika gem ischte M isburger P ortlandzem ent M arkę Pferd nicht A bb. 9. A bgestem m te Decke

un d Seitenw and m it Ankerlóchern.

A b b. 10.

H ohiraum e in der Decke.

A bb. U . Versetzen der BohrlOcher infolge unregelmaBiger Tragerlage.

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Alle Rechte vorbehalten.

Stahlskelett im Kirchenbau.

V on Ing. H e in e n Eine der ersten Kirchen in Stahlskelettbauw eise, die auch im fertigen Zustande — also nach der A usm auerung — ihren C harakter ais Stahlskelett- bau beibehalten hat, ist die katholische „H eiliggeist-K irche' zu Frank­

furt a. M ain, die durch den bekannten Kirchenbauer, Architekten B. D. A.

M artin W e b e r , Frankfurt a. M ain, erbaut wurde.

Der G rundsteinlegung am 31. A ugust 1930 (Abb. 1, Grundrifi) folgte in kurzer Z e it die Errichtung des Stahlskelettes, w ie aus A b b. 2 (Gesamt- ansicht) hervorgeht.

un d Ing. B a u r o th .

D ie Kirche welcht von den bisher unter S tahlverw endung aus- gefiihrten Kirchenbauten durch die besondere Betonung des Zweckm afiigen ab, ohne dabei das gerade fiir eine Kirche schwerw iegende M o m e n t des Asthetischen zu verletzen. Durch die A n w e n du ng der indifferenten G lockenlagerung wurde der Konstrukteur vor eine schwierige Aufgabe gestellt, die jedoch geschickt geldst wurde. Dadurch, daB die Horizontal- schtibe fortfielen, konnte der G lockenturm besonders leicht konstruiert werden.

rasch g enug abband und infolgedessen der daraus hergestellte M órtel an den nassen Flachen nicht haf- ten blieb.

Ftir den Beton w urde D iibener M uldekies in be­

stim m ten KorngrOfien und Portlandzem ent Markę Pferd verw endet, der von den zahlreichen, bei den iibrigen Untergrundbahn- bauten verarbeiteten Mar- kendasgeringsteSchw ind- mafl zeigte. Bei der grofien TunnellSnge war es jeden- falls richtig, alle Vorsichts- mafiregeln gegen das Schwinden der Monier- dichtung zu treffen. Die A bb. 13. T unnel Ende A pril 1930. A no rd nung vonDehnungs- fugen war m it Rucksicht auf die W asserdichtigkeit ausgeschlossen. Es blieb deshalb nur die LOsung, Zem ent von geringem Schw indm afi zu verw enden und das Ó ffnen der Arbeitsfugen bzw. das Entstehen von Schwindrissen durch Schweifien der engm aschigen B ew ehrung zu verhindern. Ais gflnstige G egenw irkung gegen ein starkes Schw inden der M onierdichtung kom m t noch h ln zu, dafi der alte Tunnelbeton nach wie vor Wasser enthalt und infolgedessen der neue Eisenbetonm antel durch die auf seiner Riickseite vorhandene Feuchtig- keit vor starkem Schw inden bew ahrt bleibt.

V or Beginn der Betonarbeiten und wahrend ihrer ganzen Dauer wurden zahlreiche Betonproben der W asserdichtigkeitspriifung unterzogen.

Zur Errelchung einer eben plastischen Betonkonsistenz, die einen wasser- dichten W andbeton erwarten llefi, wurden 0,53 R.-T. Wasser der vor- geschrlebenen M ischung zugesetzt. U nter Beriicksichtigung der im Labora­

torium nachtraglich festgestellten Eigenfeuchtigkeit der Zuschlage ent- sprach dieser Wasserzusatz 0,58 R.-T. Danach ist fiir das Mlschungs- verhaitnls 1 R.-T. Z e m e n t: 3,5 R.-T. Zuschlagstoffen und fiir das spezifische G ew icht des Z e m e n t e s = l, 4 kg/l bei baum afiiger E inftillung der Wasser- zementfaktor = 0,41 erm ittelt worden. Das Setzm afi betrug 19 cm, das Ausbreitm afi 57 cm.

D ie Platten zur Feststellung der W asserdichtigkeit wurden

am 5. Tage w ahrend 24 Std. unter 2 at, am

6

. Tage wahrend 24 Std. unter 4 at, am 7. Tage wahrend 24 Std. unter

6

at geprilft. D abei erwiesen sie sich ais vo llkom m en wasserdicht. Auch die 24 stiindlge P rufung nach einer trockenen Lagerung bis zum 28. Tage ergab v óllig e W asserdichtigkeit. D ie aus drei Proben ermittelte Druck- festigkeit des Portlandzem entes M arkę Pferd betrug

nach 7 Tagen W asserlagerung . . . 262 kg/cm 2, nach 28 Tagen W asserlagerung . . .3 3 1 kg/cm 2, nach 28 Tagen kom binierter Lagerung 374 kg/cm 2.

Die Betonwiirfel besafien

nach 7 Tagen eine m ittlere Druckfestlgkeit von 245 kg/cm

2

^und

nach 28 Tagen eine m ittlere Druckfestigkeit von 357 kg/cm 2.

D abei hatten sie ein Raum gew icht von

2,41 kg nach 7 Tagen und

2,36 kg nach 28 Tagen,

was nur durch die grofie Dichte des im vorgeschriebenen Mischungs- verhaitnis hergestellten Betons erkiarlich ist.

Herr Dr. H u m m e l vom Laboratorium des Vereins Deutscher Port- land-Zem entfabrikanten in Karlshorst hat sam tliche Prtifungen der Korn- zusam m ensetzung, der N orm enfestigkeit und W asserdichtigkeit unter voller Beriicksichtigung der Verhaitnisse auf der Baustelle vorgenom m en und die nOtigen A nw eisungen iiber das zweckmafilgste Mischungs- verhaltnis gegeben.

D am it waren alle Vorkehrungen getroffen, unter Benutzung der neuesten Forschungs- ergebnisse einen móg- llchst dichten Beton her- zustellen. Es blieb nur noch iib rig, fiir einen einw andfreien AbschluB an der G renze der ande­

ren T unnelabschnltte zu sorgen und zu verhin- dern, dafi hinter der M onierdichtung das im alten Tunnelbeton vor- handene Wasser in die anschlieBenden Abschnitte eindrang. Z u diesem Zwecke wurde in einzel­

nen etwa 50 cm langen

Abschnitten quer durch den A bb. 14. Tunnel Dezem ber 1930 ganzen Tunnel ein keil- vor der ErOffnung des Betriebes.

fOrmiger Schlitz (Abb. 12)

ausgestemm t, der bis auf etwa 3 cm Breite die A ufiendichtung freilegte.

Daran wurde die neue Papplage angeklebt und an der einen Seite des Schlitzes hochgefiihrt. N achdem der Schlitz ausbetoniert war, wurde die Pappdichtung so weit um gelegt, dafi sie unter den AbschluB der M onier­

dichtung hinunterreichte. Dadurch war das Wasser in dem alten T unnel­

beton hinter der M onierdichtung vollstandlg abgeschlossen.

i

wasserdurchlassiger Teil

---- •»+-.---

wasserundurchlassiaer Tei!

des Spreetunnels j des Spreetunnels

A bb. 12.

AbschluB der M onierdichtung un d AnschluB an die AuBendichtung.

Die A usfiihrung war auf G run d einer beschrankten Ausschreibung der August W olfsholz Prefizem entbau A G , Berlin W 9, iibertragen worden.

D ie Ende A ugust 1929 begonnenen Dichtungsarbeiten waren im wesentlichen Ende A pril 1930 beendet (Abb. 13), obgleich ihre Ausfiihrung nicht nur durch die beschriebenen technischen Schwierigkeiten, sondern auch durch einen langeren Streik sehr g eh em m t worden war. Im Laufe des Sommers 1930 wurden noch verschiedene Restarbelten erledigt, wahrenddessen schon m it dem Verlegen der Gleise begonnen wurde (Abb. 14).

A m 21. D ezem ber 1930 w urde der Tunnel m it der Eróffnung der E-Linie in Betrieb g eno m m en; er stellt seither den wichtigen Verbindungs- weg zwischen der D- und E -Linie der Berliner U ntergrundbahn her.

D ie N ordsiidbahn A G Berlin hat durch dic D ichtung des Tunnels nicht nur die bisher un bcnutzte Tellstrecke der alten AEG -Bahn in der N euen Friedrichstrafie ihrem U -Bahn-N etz angeschlossen, sondern gleich- zeitig der erfolgreichen A n w e n du ng des Betons fiir die D ichtung von Tunneln neue W ege gewlesen.

468 H e in e n u. B a u r o t h , Stahlskelett im Klrchenbau

DIE BAUTECHNIK Fachschrlft f. d. ges. Bauingenleurwesen

A b b. 3. A bb. 5.

Das Bauwerk fafit 800 Personen und ist 36 m la n g und 16 m b reit; es besitzt auch eine Unterkirche von 4 m H ohe unter Ge- la n de , die u. a. Ver- einszwecken dient.

O ber das Kirchenschiff m it einer H ohe von

10,5 m ragt noch der

Turm m it derselben

A b b. 4. HOhe hinaus. D ie ge-

samte Hohe derK irche betragt vom G elande bis zum H e im 24 m un d bis zur Spitze 26 m.

D er Turm schiebt sich seitlich in das Kirchenschiff ein und schneidet dieses auf eine Breite von 12 m. Durch eine Zw ischenw and m it grofien runden Fenstern vom H auptturm abgetrennt, sitzt seitlich im Kirchenschiff der G lockenturm . In dessen unterem Teile beflnden sich die Em poren fiir Sanger und O rgel (A bb. 3), der obere Teil ist offen, so dafi d ie G lo c k e n sichtbar sind. Der Altar steht in der M itte des H auptturm es und erhalt sein Licht vom offenen G lockenturm . D ie Sakristel ist in einem besonderen A n b au untergebracht, der sich an den G lockenturm anlehnt un d durch diesen zu betreten ist.

D ie A ufteilung der ganzen A nlage geschah mittels Raster von 4 X 4 m.

D ie D achhaut in H olzschalung und Dachpappe w ird aufgenom m en durch die Pfetten, B inder und Stiitzen in Stahlkonstruktion. Die aufiere Aus- m auerung wurde in Triolsteinen von 30 cm Starkę (Abb. 4) ausgefiihrt.

Diese Triolsteine w urden durch Stahlrlegel, die an die Binderstiitzen an- geschlossen sind, in rd. 5 m HOhenabstanden abgefangen un d auf der Baustelie mittels E l e k t r o s c h w e i f i u n g verbunden. Der Fuflboden des Kirchenschiffs ist In Schwem m steinkappen zwischen StahUragern aus­

gefiihrt, dereń Lasten durch U nterziige auf mittlere und die aufieren Binderstiitzen ubertragen werden (Abb. 5).

D er W inddruck auf den Turm w ird zur Halfte auf einen waagerechten V erband in die obere Turm ebene u n d zur anderen Halfte in die Dach- ebene des Kirchenschiffes geleitet. D ort w ird er durch Stahlpfetten auf Q uerverb3nde in die beiden Endfelder un d von dort auf V erbande in die Langsw ande gebracht, die ihre Reaktionen auf die Betonfundam ente der B inderstiitzen abgeben.

D ie W indkrafte auf die Langswande werden durch einen L3ngsverband in der Dachebene In die G iebe lw an d e u n d von dort in dic F undam ente

> i i 40—I— i0-4— to—I— 7—j 36,00----J A bb. 1.

ubertragen. U m leichte Profile zu erzlelen, sind die Binderstiitzen unten fest eingespannt und oben gelenkig gelagert. Dadurch sind die Reaktionen auf den L3ngsverband in der Dachebene gering. Das Einspannungsm om ent der Stiitzen in H ohe des Kirchenschiff-Fufibodens wird durch steife Rahmen, die durch die U nterziige auf Pendelstiitzen gebildet werden, in die Aufien- fundam ente geleitet. Durch diese eigenartige A nordnung konnten die Lasten des Turmes, der oberhalb des Kirchenschiffdaches auf eine Hohe von rd. 10,5 m ausgemauert ist, durch reine Pendelstiitzen durch das Kirchenschiff auf die Pendelstiitzen der Unterkirche ubertragen werden, was in dem geringen G ew icht der Stahlskelettkonstruktlon zum Ausdruck kom m t.

D ie Verbande der Aufienw ande sind so angeordnet, dafi sie von den Hohlraum en der Triolsteine aufgenom m en werden und so einen guten Schutz gegen Wltterungselnfliisse haben.

Der gemafi den gesetzlichen Vorschrlften angenom m ene W inddruck von 100 kg bis 15 m H ohe und 125 kg bis 25 m H ohe fiir 1 m

2

seitlich getroffener W andfiachen ergab nicht unbedeutende W indlasten. Diese betrugen fiir den H auptlangsw indtrager In der Dachebene etwa 22 t. Fiir die Querverbande in der Dachebene ergaben sich W indlasten In HOhe von etwa 19 t, da diese Verbande auch den W in d auf die Turmbreitseite m it zu iibernehm en haben. D ie grOfiten Fundam entdrucke entstehen unter dem ausgemauerten Turm und betragen hier fiir jedes F undam ent rd. 175 t.

Die gesamte Stahlskelettkonstruktlon hat ein G ew icht von 145 t; sie wurde ausgefiihrt von der Stahlhoch- und Briickenbaufirm a J. S. F r ie s Sohn, Frankfurt a. M ain.

Druckversuche mit vollen und gegliederten Holzstaben.

Von 3)r.=3ng. K. S ch a e c h te rle , Stuttgart.

Im H olzbau Ist bis heute eine befriedigende LOsung fur die Durch- b ild un g, Berechnung und Bemessung von gegliederten Druckstaben noch

nicht g e fu n d e n 1).

ł) V gl. hierzu O . G r a f , Druck- und Biegeversuche m it gegliederten Staben aus H olz. Forschungsarbeiten auf dem G ebiete des Ingenieur- wesens, Heft 319, Berlin 1930, VD1-Verlag, G . m .b . H.

Bei der A ufstellung der Vorlaufigen Bestim m ungen fiir Holztragwerke (B H ) der Deutschen Reichsbahn-Gesellschaft ( D R G ) war m an sich dariiber klar, dafi die Im H olzbau iibliche Aussteifung gegliederter Druckstabe m it ZwischenhOlzern, Schrauben, D iib e ln , Stahlstiften . . ., der Vernietung elserner Druckglieder m it Bindeblechen nicht gleichwertig ist und dafi die gegliederten Holzstabe den V o llh

0

lzern wesentlich nachstehen. Es fehlten jedoch zahlenmafiige Nachweise. N ur fiir geleim te Stabe mit

Jahrgang 10 Heft 37

26. August 1932 S c h a e c h t e r le , Druckversuche mit vollen und gegliederten Holzstaben 469

iw ⁱ

y A bb. 1.

kastenfórmigen oder I- fórm ig e n Querschnitten, w ie sie im Flug ze ug bau vo rko m m en , hatte schon Prof. ®r.=3ng. B a u m a n n nachgewiesen, dafi sie w ie Vollstabe behandelt werden diirfen.

Nach D IN 1074, Berechnungs- un d Entwurfsgrund- lagen fiir holzerne Briicken, diirfen m ehrteilige Stabe fiir das A usknicken um dle Stoffachse ( x —x-Achse) (Abb. 1) wie V oilstabe berechnet w erden, w obei ais Breite des Gesamtstabes die S um m ę der Breiten der Einzelstabe ( ź d) gesetzt wird.

Fiir das A usknicken um dle stofffreie Achse ( y —y-Achse) darf im allgem einen nicht m it einem vollkom m enen Zusam m enw lrken der E inzeląuerschnitte

gerechnet werden. In diesen Fallen ist die errechnete Stabkraft 5 m it dem Schlankheitsgrade fiir die der betreffenden Achse entsprechenden K nickzahl co der Tafel 5 a (IV § 11, 3 b , S. 11) zu vervlelfaitigen.

A is freie Knickiange der Einzelstabe ist der Abstand der inneren Verbindungsschrauben anzusehen. Fur die Einzelstabe mehrgliedriger Querschnitte ist der Spannungsnachweis entbehrlich, w enn der Schlankheits- grad des Einzelstabes l ^ 40 oder die Knickiange sK ^ 12 d ist.

U m brauchbare Unterlagen fiir die e n d g i i l t i g e Fassung der B H zu erhalten, sind neuerdings an der M aterialpriifungsanstalt der Technischen Hochschule Stuttgart zahireiche Versuche m it gegliederten Druckstaben aus H o lz durchgefuhrt worden. Sie zeigten, dafi die nach den B estim m ungen der B H bem essenen gegliederten Druckstabe gegen Ausknicken in R ichtung der Stoffachse (x—x) bei der in der Praxis iiblichen Aussteifung nicht hinreichend sicher sind.

Nach G r a f 1) sind die H óchstlasten der geometrisch zentrisch in die Priifmaschine eingebauten, gegliederten und in tiblicher W eise ver- schraubten Stiitzen aus lufttrockenem B auholz kleiner ausgefallen ais dle

1 000 000

Rechnungswerte nach E uler: P K =

r - F un d nach Tetmajer:

Mg/cm

5 00

W O

wo

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^{• Stt}it t c ja r t•r VersL/che (Prof On (Reichsbai if)

’ń)

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0 1 °

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w 10 60 so

Schlankheitsarad /Ł'44- A bb. 2.

100 110 110 160

ii

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4 -

A bb. 4 a.

sich nicht andert; B iegungsm om ente kónnen nicht auftreten, w e il der Anschlufi sich gelenkartig verhalt u n d m it der durch die R e ib un g in den Beriihrungsfiachen hervorgerufenen gerlngfiigigen Versteifung nicht gerechnet werden darf. Hiernach ist zu erwarten, dafi die Tragfahigkeit eines so hergestellten Druckstabes nicht wesentlich grófier ist ais die der beiden Einzelstabe ohne V erbindung. A uch w enn die gegliederten Druck­

stabe nach A b b . 5 ausgefiihrt w erden, w obei die B ind ung e n aus zw ei Schrauben auf jedes B eiholz bestehen, ist eine w esentliche ErhO hung der Knicklast noch nicht zu erwarten, w e il dle V e rb in d u n g im m er noch sehr nachgiebig ist. D er Reibungsw iderstand in den Beriihrungsfiachen ist nur so lange wirksam, ais die Schrauben kraftig angezogen s in d , also Ver- spannung besitzen. Durch das Schwinden des Holzes quer zur Faser- richtung geht die V orspannung teilweise oder ganz verloren, und gleich­

zeitig n im m t der Reibungsw iderstand ab.

F>K= { 300 — 2 !.)F. In dem G ebiete der praktisch hauptsachlich in Betracht kom m enden Schlankheitsgrade X = 20 bis 60 betrugen die Ver- suchswerte annahernd 7/io der Rechnungsw erte nach Tetmajer. Verglichen m it den an VolIstaben aus dem gleichen H o lz ermlttelten Knicklasten P K = (480 — 4 ).) F fiir 1 ^ = 9 0 wurden nur 6/io der Rechnungswerte er­

reicht (Abb. 2). A uch die iiber die heutigen G epflogenheiten hinaus verschraubten und m it D tibeln versehenen Stiitzen haben sich weit nachgiebiger erwiesen, ais die Rechnung vor- aussetzt.

W eitere Versuche der D R G haben die Er­

gebnisse der Grafschen Forschungsarbeiten be- statigt, z. T. sind sie noch ungiinstiger aus­

gefallen. U m gleiche

Sicherheit gegen Ausknicken wie bei den V ollstaben zu gewahrleisten, mufi entweder dle Aussteifung der gegliederten Druckstabe vervoll- ko m m ne t oder das Berechnungs- und Bemessungsverfahren auf G rund der Versuchsergebnlsse verscharft werden.

I I .

W erden zw ei gerade un d gleich gerichtete Stabe von gleichem Quer- schnitt u n d gleicher Beschaffenheit je m it einer Kraft P zentrisch auf Druck belastet (Abb. 3a), so biegen sich die Stabe, w enn die Lasten P eine gewisse Grófie er­

reichen, seitlich aus, und zwar derart, dafi die Aus- biegungen bel beiden in P u n kte n , die gleich w eit von den Enden abstehen, gleich grofi sind (Abb. 3b).

W erden die gleichen Stabe an den Enden und in be­

lie b ig viele n Zwlschen- punkten unter E inbau von kurzeń Zwischenhólzern m it Schrauben entsprechend

A bb. 4 a ve rb und en, so A b b .3 a . A b b .3 b . A b b. 4b . b leiben diese A ussteifungen

unter der Voraussetzung, dafi vor dem Aufbringen der Last ein spannungs- loser Zustand herrscht, offenbar auch nach der Belastung spannungslos, also unw irksam (Abb. 4b). Eine Achskraft kann in den Verbindungs- glledern nicht entstehen, weil der Abstand der Stabe bei der Belastung

ł ł -

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V I

: n

A bb. 5. A bb.

6

.

f

A bb. 7.

M an hat ge- glaubt, durch Diibel- vcrbindungen ent­

sprechend A b b.

6

giinstigere Bedin- g ungen zu schaffen.

Aber auch diese M afinahm e hat sich ais nicht ausreichend erw iesen, um eine dem rechnungsmafii- gen Tragheitsmo- m ent entsprechende Knicklast zu erzielcn.

Die ausstelfende W ir­

k ung der R un d d ube l ist trotz genauer Einpassung unzurei- chend. K lo tzd iib e l haben den Nachteil grofier Querschnittverschwachung. D ie W irku n g der R und d iib e lverb ind ung setzt erst bei A usblegungen ein, die beim reinen Knlckversuch nach dem Oberschreiten der Hóchstlast auftreten un d uber die zulassige G renze weit hinausgehen.

Bessere Ergebnisse haben m ehrteilige Druckstabe m it verleim ten Zw ischenhólzern entsprechend A bb. 7 geliefert. W ird der Lichtraum zwischen den Staben m it einem durchgehenden Beiholz voIIstandig aus- g efiillt und das B eiholz auf die ganze Lange m it den A ufienstaben ver- leim t, so erhalt man ein K onstruktionsglied, das dem V o llb alke n gleich- kom m t, ja, in mancher Hinsicht iiberlegen ist (Abb.

8

^). Durch A ufleim en von Vcrsteifungsbohlen auf die Stabe entsprechend A bb. 9 erhalt man Kastenąuerschnitte, durch V erleim en von Bohlen oder Staben entsprechend A bb. 10 I- fó rm ige Q uerschnitte, bei denen das T ragheitsm om ent nach beiden Achsen ebenfalls voll wirksam wird, die also nach den bei Voll- balken giiltigen Vorschriften bemessen werden diirfen. Da die V erleim ung nur m it lufttrockenen H ólzern geniigend haltbar w ird und die Witterungs- einflilssen und D am pfen ausgesetzten Leim fugen sich lósen, so diiifen Leim verbindungen nur bei Bauteilen verw endet werden, die volIstandig gegen Feuchtigkeit geschiitzt sind (D IN 1074, § 12).

Leimfugen

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1 P

1 P

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A b b.

8

. A bb. 9. A b b . 10.

D ie alten M eister des H olzbaues haben fiir D ruckgliedcr fast nur V ollhóIzer verwendet, auBerdem durch Biige den W iderstand gegen A us­

knicken erhóht. Theoretisch kann bekanntlich durch vollstandlge E in ­ spannung der Stabenden eine Vervlerfachung, durch elnseitige Einspannung am Kopfende eine V erdopplung des W iderstandes gegen Ausknicken erreicht werden. Die Versuche m it Druckstaben aus H o lz haben die Zweck- maBigkeit der althergebrachten Konstruktionsform en bestatlgt.

I I I .

Zur E rkundung der Knickerscheinungen und Feststellung der K nick­

lasten an Vollstaben un d gegliederten Staben in der Beschaffenheit und m it A bm essungen un d A usb ild un g en , w ie sie im H o lzbau ublich sind, w urden die Versuchskórper m it durch H obeln genau eben un d senkrecht zu den Seitenflachen bearbeiteten Druckfiachen zwischen zw ei eben gc- schliffenen Stahlplatten, dle sich gegen polierte S tahlkugeln stutzten, in die stehende Priifm aschine derart eingebaut, dafi der geometrische Schwer- punkt der Endflachen in die Achse der Priifm aschine fiel (Abb. 11). Dle Stabe wurden stufenweise langsam belastet bis zur Hóchstlast, unter der

470 S c h a e c h t e r le , Druckversuche mit vollen und gegliederten Holzstaben DIE BAUTECHNIK Fachschrift f. d. ges. Bauingenleurwesen

sich der Versuchskorper schnell ausbog und die Kraftanzeige sank. Durch die Lagerung zwischen S tahlkugeln war die Knickrichtung lediglich durch den Probekorper bestim m t. V or dem Knickversuch wurden bei senkrechter Stellung der Stabe etwaige K rum m ung en der aufieren Stabflachen fest­

gestellt, w ahrend des Versuches die A usbiegungen der Stabm itten in den und .y-Ebenen gemessen. D ie A usbiegungen nahm en in der Regel von der Anfangslast ausgehend stetig zu. Ein solcher V erlauf g ib t an, dafi die Stabe nicht auf reine Knickung, sondern auch auf B iegung be- ansprucht werden. D ie unverm eidlichen U ngleichm afiigkeiten des Holzes (K rum m ungen durch Austrocknen, Risse durch S ch w in d e n, Aste, Faser- verlauf, V ertei!ung des Spatholzes usw.) geben trotz geometrisch zentrischer E instellung Veranlassung zu ungleichm afiiger Spannungsverteilung in den einzelnen Querschnitten. Durch geringe Exzentrizitaten des Kraftangriffs wird zwar bei sehr schlanken Staben die Knickfestigkeit nicht betrachtlich beeinflufit, dagegen bei kurzeń Staben bedeutend verm indert. U m die durch U nregelm afiig­

keiten verschiedenster Art hervorgerufenen Exzentri- zitaten (Abw eichungen der wirksamen Stabachse von der Kraftachse) auszuschalten un d die G run d lage n fiir einen storungsfreien Knickvorgang zu schaffen, hat man einen Teil der Stabe so lange in der Priifmaschine ver-

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lVersuch * )

Stab 10/5 b Vl Z » 110

0 1 2 3 1 5 6cm

Ausbiegung derSIobmitte A bb. 13.

schoben, bis die A usbiegungen bei nam haften Belastungen m oglichst klein wurden und die Bew egung der Stabm itte einen V erlauf nahm , der dem beim reinen Knickvorgang nahekom m t. Durch das Einrichten der Priifstabe (Zentrierverfahren) wurde der Stab gezw ungen, die Lage seiner wirksam en Schwerachse bekanntzugeben. D ie nach dem Verschieben der Stab- enden erreichten Hóchstlasten kam en den Rechnungswerten der B H naher ais bei geometrisch zentrischer E inste llun g , w e il unter den gew ahlten B edingungen die Voraussetzungen der Rechnung besser erfullt waren.

a) E i n z e l s t a b e .

A n Vollstaben aus Fichtenholz w urden

66

Versuche durchgefuhrt, u n d zwar an GanzhOlzern, Halb- und V iertelholzern. Der Schlankheits- grad der Stabe lag zwischen 25 und 140. Aufierdem wurde die Druck- festigkeit des verw endeten Holzes an 46 W iirfeln un d Prismen bestim m t.

D er Feuchtigkeitsgehalt des Holzes schwankte zwischen 17 und 2 7 % u n d betrug im M ittel 2 2 % . entsprach also den in der Praxis haufig vor- kom m enden Yerhaitnissen.

U m an H o lz zu sparen un d unm ittelbar vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, wurden zunachst die aus dem S tam m h o lz geschnlttenen langen Stabe m it ganzem Querschnitt gepriift. Sobald die HOchstlast erreicht war, wurde der Priifstab entlastet und ausgebaut. D ie langen V ollstabe w urden dann auf % ur>d V

2

der ursprunglichen Lange gekilrzt un d die A bschnitte in gleicher W eise gepriift. Ein Teil der Stabe wurde durch Sagen derart aufgeteilt, dafi Probestabe m it i / 2 und 1/ i des ursprunglichen Querschnitts entstanden. Fiir die Priifungen der Halb- un d Viertelholzer w urde der Schlankheitsgrad wie bei der ersten Priifung m it dem ganzen Q uerschnitt gew ahlt. Aufierdem w urden W iirfel und Prism en zur Be­

stim m ung der Druckfestigkeit sowie Proben zur E rm ittlun g des Feuchtigkeits- gehaltes entnom m en.

A n den gleichen Staben 2 > 1 0 0 konnte nach dem Entlasten noch die Biegeelastizitat bestim m t werden. Der Biegeversuch m it den frei gestiitzten, in der M itte belasteten Balken liefert aus der gemessenen

p i 3

D urchbiegung / den W ert E J = - r S—7 , der, in die E ulergleichung ein- 4o • /

gesetzt, die theoretische Knicklast ergibt.

Die Ergebnisse der Knickversuche an Ganz-, Halb- und Viertelhólzern (Knickspannungen bezogen auf die Schlankheitsgrade) sind in A b b. 12 zusam m engestellt. A is Knickiange śK w urde der A bstand zwischen den Beriihrungspunkten der K ugeln m it den D ruckplatten eingesetzt. Nach den Biegeversuchen schwankten die Werte von E zwischen 93 000 und

120 000

^{kg/cm 2.}

D ie Knickspannungsllnie der B H stim m t fiir G anzhólzer ziem lich genau m it der M itte llin ie aus den Versuchen iiberein. D ie an Halb- und ViertelhOlzern erm ittelten Versuchswerte liegen fast durchw eg unter dieser Linie (klelnste tatsachliche Knicklast im unelastischen Bereich rd. 55 % , im elastischen Bereich rd. 75 % der rechnungsmafiigen). D ie Unterschiede sind w o hl in erster Linie auf die einseitige Lage des Kernholzes bei Halb- und Viertelhólzern un d die d am it verbundene grOBere natiirliche Exzentri- zitat des Kraftangriffs sowie auch auf den grOfieren Einflufi von Asten und W uchsfehlern zuriickzufuhren. Infolge des ungleichm afligen Aufbaues des Holzes fallt die V erblndungslinie der geometrlschen Schwerpunkte der Endąuerschnitte nicht m it der w irksam en Schwerlinie zusam m en. Es ist daher bei geometrisch m ittiger E instellung stets m it einem mehr oder w eniger grofien aufiermittigen Kraftangrlff zu rechnen.

Durch Zentricren wurde eine Steigerung der Knicklast bis 25 % gegen­

iiber den bei geometrisch m ittiger Einstellung festgestellten W erten erreicht.

In A b b. 13 ist die A usbiegungslinie der Stabm itte eines H albholzes fiir geometrisch mittlge Einstellung und die den reinen Knickvorgang kenn- zcichnende A usbiegungslinie dargestellt.

b) Z w e i t e i l l g e S ta b e .

W ird ein Vollstab aus einem gerade gewachsenen S tam m , dessen Kern annahernd in der Schwerachse liegt (Abb. 14), im Herz aufgeschnitten, so konnen die H albholzer in verschiedener W eise zu einem zw eiteiligen Druckstab zusam m engebaut w erden:

a) m it den Herzseiten w ie beim Stam m nach innen (Abb. 14a), b) m it den Herzseiten nach aufien (Abb. 14b),

c) m it beiden H erzseiten nach links oder rechts (Abb. 14c).

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A bb. 14. A b b. 14a. A bb. 14 b. A bb. 14c. A bb. 15.

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Schlankheitsgrad A.= t Schlankheitsgrad żi~ -

A bb. 12. Knickyersuche m it Ganz-, Halb- und YiertelhOlzern yerschiedener Herkunft.

D ie A n o rd n un g c) ist unzw eckm afilg, weil beide H albholzer beim Druckversuch von A n ­ fang an die N eigung h a b e n , nach der Herzseite auszubiegen. Bei den A nordnungen a) un d b) ist die natiirliche Ausbiegerlchtung der H a lb ­ holzer entgegengesetzt. V or dem Ausknicken w ird ein H a lb h o lz gezw ungen, die natfir- liche Ausbiegerichtung zu wechseln. Im Falle a) w ird durch das A usbiegen der Reibungswider- stand in der Beriihrungsfiache vergrofiert, im F alle b) verringert. Aufierdem liegt das hartere Spatholz aufien. Es steht also zu erwarten, dafi der Fali a) die giinstlgsten Ergebnisse liefert.

Das gleiche gilt, w enn die H albholzer m it Lichtabstand durch E infiig un g von ZwischenhOlzern m it Schrauben verbunden werden (Abb. 15). A b ­ stand un d Lange der BeihOlzer und Zahl der Schrauben ist von EinfluB. Durch Spreizung der Stabe (Abb. 16) ist es m O glich, das Ausknicken in Richtung der ;e— *-Achse zu yerhiiten.

Jahrgang 10 H elt37

26. August 1932 S c h a e c h t e r le , Druckversuche mit vollen und gegliederten Holzstaben 471

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A bb. 17.

20 mm 40

A bb. 16. A bb. 17 a.

A bb. 19.

der beiden Einzelstabe (Abb. 18) unverm eidlich, im m erhln Ist der EinfluB, w ie die Biegeform der Stabe (Abb. 19) zeigt, gering. Ein kellfOrmiges Klaffen der Fugen zwischen Stabenden un d Druckplatte war nicht zu beobachten.

Die erste Versuchsreihe um fafite elf Versuche. D ie Stabe w urden aus dem m ittleren Teil eines Kiefernstammes I. Klasse herausgeschnitten und bis zur Priifung in einem offenen Schuppen gelagert. Das Kiefern­

holz hatte eine mittiere W iirfelfestigkeit von 350 kg/cm

2

bel einem Feuchtigkeitsgehalt von rd. 2 2 % • Die A ufteilun g un d Bauart der

60\60M-H

y

Je steifer dieVer- b in d u n g ist, um so grOBer ist das wirk- same Tragheitsmo- ment. W esentlich ist bei reinen Schrau- benverbindungen der ReibungsschluB.

Stiitzen m it mafiig angezogenen Schrau- ben ergeben niedrlgere Hóchstlasten ais Stiitzen m it fest angezogenen Schrau- ben. Durch ein Lockern der Schrauben, das beim Schw inden von frlsch ver- arbeitetem H olze unverm eidlich ist, kann die K nicklast bis zu der durch die Tragfahigkeit der Einzelstabe ge- gebenen Grenze abslnken.

D ie gegliederten Priifstabe wurden in gleicher W eise wie die Vollstabe m it durch H obeln genau eben und senkrecht zu den Seitenfiachen bearbeiteten Druck- flachen in die stehende Priifmaschine so eingebaut, dafi der geometrlsche Schwer- punkt der Endflachen in die Achse der Priifmaschine fiel. N eben der Art der Lagerung der Stabenden ist die Kraft- einfiihrung bei gegliederten Staben von grofiem EinfluB. Besonders ungtinstig ist bei m ehrteiligen Staben eine mittige Kraftiibertragung durch uber die Stab­

enden vorstehende BeihOlzer (Abb. 17 u. 17a), die im Holzfachw erkbau manch- m al vo rko m m t, jedoch verm ieden

ES-

39 3 C

i

*y\ M i

-y\

Priifkorper ist aus A bb. 20 ersichtlich. Vor der Priifung wurden die Schrauben mOgllchst glelchartig, maBig stark angezogen. Nach den Versuchen 1 bis

6

hat man die langen Stabe auf rd.

2/3

der urspriing- llchen Lange gekiirzt. Z u dem Versuch 11 fand ein Reststilck Yer­

w endung.

D ic Ergebnisse der Knickversuche sind aus der Z usam m enstellung in Tafel 1 zu ersehen.

Tafel 1. Ergebnisse der D ruckyersuche m it Stab 9% .

i 2 3 4 5 6 7 8 9 10 l i 12 13 14 15

Ver- such Nr.

Bauart nach A b b. 20

Knick- lange

S K cm

Quer- schnitt

F

cm2

T ragheitsm om ente

^ X Jy

cm4 ! cm4

Jy

J x

Schlankheits- grad ).

errechnet m it

J x | J y

K riim m Stabcs

P

= 3 in Ri X mm

ung des unter

000

^kg

:htung

y

mm

Knick­

last nach B H

HOchs beim Vt

P « kK

tlast :rsuch

dK

kg/cm2

R ichtung, in der der Stab

aus- knickte

1 ^b

864,0 778 50 490 50 490

1

^{107 107 — i}

0

67 900 59

000

76

+ y

2

^{a un d c} 864,0 753 48 860 45 760 0,94 107

111

— 6,5 + 1,5 65 500 41 000 54 — X

3 a und d 864,0 753 48 860 62 090 1,27 107 95 — 9

0

^{65 500 46 700 62 — X}

4 a un d e 875,0 753 48 860 82 320

1,68

^{109 84 —}

12

+ 3 63 500 49 700

66

^{— X}

5 a un d / 875,0 753 48 860 133 900 2,74 109

66

+ 3 +

2

^{63 500 53 000 70}

6 { a un d /

Schrauben gelockert } 875,0 753 48 860 133 900 2,74 109

66

— — 63 500 50 000

66

^{+ X}

7 a u n d e 567,1 753 48 860 82 320

1,68

^{70 54}

0

^{+ 4} 120 500 80

000

¹⁰⁶

+ ^y

8

^{a un d d} 567,1 753 48 860 62 090 1,27! 70 62 —

2

+ 3 120 500 80

000

¹⁰⁶

+ y

9 a und c 567,1 753 48 860 45 760 0,94 70 73 +

1

^{+ 4 116}

000

⁸⁰

000

¹⁰⁶

+ y

10

^{a und e} 566,5 753 48 860 82 320

1,68

^{70 54} +

1

^{+ 4 120 500 96 750 128}

+ y

11

^{a un d c} 336,7 753 48 860 45 760 0,94 42 44 160

000

^{146 500} 195

werden kann. Bei der Versuchsanordnung wurde die Last auf die Stirn- flachen der an den Enden m it BeihOlzern verbundenen Einzelstabe flber- tragen. Bei groBeren A usbiegungen ist eine ungleichm aflige Belastung

Im einzelnen ist bem erkenswert:

Der Vol!stab m it quadratlschem Querschnitt(.F = 27,9 • 27,9 = 778 cm 2) ergab bei einer Knlckiange sK — 864 cm un d geometrisch m ittiger Ein-