14. Jahrgang
795
DIE BAUTECHNIK
BERLIN, 18. Dezember 1936 Heft 55
Die K analüberführungen in der 2. Fahrt des D ortm und-Em s-K anals bei Olfen i. W.
Von Regierangs- und Baurat ®r.=3ng. S te c h e r, Fürstenw alde (Spree), und Regierungsbaurat S r .^ n g . S ch u m ach e r, Magdeburg.
(Schluß aus Jahrgang 1934, H eft 49.)
A lle R e c h te V o r b e h a l t e n .
F. D ie N o tv e rs c h lü ss e . 1. A l l g e m e i n e s .
Die N otverschlüsse haben einen doppelten Zweck zu erfüllen:
1. sollen sie v o r Inbetriebnahm e der 2. Fahrt einen vorläufigen A b
schluß der K analüberführungen erm öglichen, dam it deren W asserdichtig
keit geprüft w erden kann;
2. sollen sie n a c h Inbetriebnahm e der 2. Fahrt bei Instandsetzungen oder B eseitigung von Schiffahrtshindernissen den Abschluß der Kanal
überführungen erm öglichen, ohne daß die ganze
Auflagers/ab
I .1. 2. F ahrt trockengelegt zu w erden braucht.
Zu 1. Die W asserdichtigkeit der eisernen Tröge der K analüberführungen ist von großer B edeutung, um Z erstörungen durch Rost zu ver
m elden. Auf eine sorgfältige H erstellung der V ernietung w urde daher von vornherein b e sonders geach tet; sie w urde durch peinlichste Ü berw achung w ährend der H erstellung der Bau
w erkteile im Werk und w ährend des A ufstellcns der Ü berbauten sichergestellt. Außerdem wurden säm tliche N iete, die mit dem W asser in Be
rührung kom m en, w asserdicht verstem m t und alle Fugen im Innern der Tröge durch Kehl
schw eißung1) gedichtet.
Besonders schw ierige S tellen sind für die W asser
dichtigkeit die Ü bergangs- [ z m7
stellen vom Trog zum W iderlager, die m it Kupfer
w ellen überbrückt sin d 2).
Auf deren unbedingte W asserdichtigkeit m ußte der allergrößte W ert gelegt w erden, weil hier w egen der verschiedenen Werk- j stoffe bei U ndichtigkeiten die Gefahr einer Zer
störung durch elektro
chem ische Wirkung besteht.
Zwar ist vorgesehen, ______________________
das Innere der Tröge durch Trogmitte'
eine Bitumenschicht oder ähnliches wasserdicht zu
v erk leid en 3). D iese Schicht dient aber in erster Linie dazu, chemische und auch m echanische Angriffe von der Troghaut fernzuhalten. Die Trog
haut selbst m uß auch ohne die schützende Schicht w asserdicht sein.
Diese W asserdichtigkeit m ußte vor Inbetriebnahm e der 2. Fahrt und vor A ufbringen der B itum enschicht nachgeprüft w erden, w eil ein etwaiges späteres Nachdichten der Tröge sehr schwierig und kostspielig gew esen w äre und eine längere B etriebsunterbrechung zur Folge gehabt hätte.
Hierzu w ar es nötig, eine V erschlußvorrichtung zu ersinnen, die sich verhältnism äßig leicht aufstellen läßt und dem W asserdruck einer Trog
füllung von rd. 4,50 m W assertiefe standzuhalten vermag.
Zu 2. W enn an den K analüberführungen Instandsetzungsarbeiten auszuführen oder wenn größere Schiffahrtshindernisse in den Trögen zu beseitigen sein w erden, dann ist es nicht zweckmäßig, etw a die ganze 2. Fahrt oder doch größere Teile davon trockenzulegen. Denn dabei w ürde viel W asser verlorengehen, das in der H aupthaltung des Dort- mund-Em s-Kanals schwer zu beschaffen ist, und außerdem w ürde die Gefahr entstehen, daß beim Ablassen des W assers die U ferbefestigung und die D ichtung rutschen und den Bestand der hohen K analdäm m e ge
fährden könnten. Es ist daher notw endig, die Bauwerke für sich trocken
legen zu können.
- Abstützträger -r
2. B a u a r t.
Bei dem Entwurf der Notverschlüsse w urde von vornherein angestrebt, bew egliche Teile, die dauernd unter Wasser liegen, wie um legbare Böcke und ähnliches, grundsätzlich zu verm eiden. D erartige Telle werden er
fahrungsgem äß durch den Schiffsverkehr, z. B. schleppende Anker, leicht beschädigt.
W egen der großen lichten W eite der abzuschließenden Öffnung (bis rd. 35 m) w urde folgende Bauart als zweckmäßigste und wirtschaftlichste
gew ählt (Abb. 1):
Der Verschluß besteht aus einer D a m m b a l k e n w a n d , die durch senkrechte S t ü t z p f o s t e n in m ehrere Felder untergeteilt wird. Die Stützpfosten haben als Auflager am unteren Ende eine w aagerechte S c h w e l l e , die in das W ider
lager der K analüberführung einbetoniert und mit deren E lsenbew ehrung fest verbunden Ist. Das obere Ende der Stützpfosten stützt sich gegen einen w egnehm baren, w aagerechten F a c h w e r k t r ä g e r .
Die beiden äußersten seitlichen Stütz
pfosten sind in das aufgehende Mauerwerk des W iderlagers einbetoniert.
Bei der Festlegung der A b m e s s u n g e n der Ver
schlußvorrichtung w ar zu beachten, daß die Kanal-
“ Überführungen verschie
dene Lichtweiten besitzen 1).
D erV erschluß m ußtegleich- wohl zur V erwendung bei allen Kanalüberführungen geeignet sein.
Die Lichtweiten be- thiffogerstab'k'i ) | tragen bei den K analüber
führungen:
Klauke und O lfen-Selm 35.70 m, Lippe und Stever
30.70 m 5).
Die O berkante der Wider-
Abb. 1. lagerschw elle liegt bei den
K analüberführungen:
. . NN + 53,25 m,
- 36,M
■* ■*"
n — ii
Fachwe
\ rkträgei
y K1'
\ / / *
Süitzpfosjen
; i
Klauke, Olfen-Selm und Stever auf
Lippe a u f ... NN + 53,00 m e).
Der höchste zu berücksichtigende W asserstand errechnet sich wie folgt A ngespannter W asserspiegel . . . NN + 56,50 m, Absinken durch B e rg b a u ...1,00 . Aufstau durch W ind, W ellen, Speisung . . 0,30 , H öchster W asserstand NN + 57,80 m.
Durch Vergleichsrechnungen w urde der günstigste A b s t a n d fü r die S t ü t z p f o s t e n der Dammbalkenwand zu etwa 2,50 m erm ittelt.
Damit ergab sich für die K analüberführungen Lippe und Stever eine Teilung in zwölf Felder, von denen acht eine Stützweite von 2587 mm, zwei eine solche von 2502 mm und zwei eine solche von 2500 mm erhielten. Für die K analüberführungen Klauke und Olfen- Selm w urde die um 5 m größere Lichtwelte durch Hinzufügen zw eier w eiterer Felder von je 2500 mm Länge in der M itte der Wand er
reicht (Abb. 1). Diese Aufteilung ergab som it annähernd gleiche Felder und annähernd gleich schw ere Einzelteile des Fachwerkträgers (näheres s. 3, c, S. 796).
9 Bautechn. 1934, Heft 49, S. 644.
-) B autechn. 1934, H eft 49, S. 644 u. 645.
3) Bautechn. 1934, H eft 49, S. 646.
. ‘) B autechn. 1934, H eft 9, S. 100 u. 101.
b) Bautechn. 1934, H eft 49, 5. 643, Abb. 22.
«) Bautechn. 1934, H eft 9, S. 101, Abb. 4 bis 7.
7 9 6 S t e c h e r u, S c h u m a c h e r , Kanalüberführungen des D o rtm u n d -E m s - K a n a l s bei Olfen 1. W. Fachschriit i.d.ges.Bauingenieurwesen
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3. E i n z e l a u s b i l d u n g ,
a) D a m m b a l k e n . Die D am m balken h aben quadratischen Q u er
schnitt von 15 cm S eltenlänge und besteh en aus getränktem Kiefernholz.
Sie dichten m it N ut und F ed er g egeneinander. Ein B eschlagen der Balken mit D ichtungsfilz oder ähnliches w ar dabei entbehrlich. Er hat zudem den Nachteil, daß er beim E inbringen der D am m balken häufig beschädigt und dadurch unw irksam wird.
Um das E inbringen der D am m balken zu erleichtern, sind sie um 2 cm kürzer, als der Lichtabstand der Stege der Stützpfosten voneinander betrügt.
Die Dicke der D am m balken ist aus gleichem G runde um rd. 10 cm geringer als der Lichtraum zwischen den Flanschen der Stützpfosten.
Die G urte des Fachw erkträgers besteh en aus ZI C 28 m it beiderseitigen G urtplatten. Die G u rte sind gestoßen in den K notenpunkten 2 und 2 ’ sow ie in den F eldern zw ischen K notenpunkt 3 und 4, 3’ und 4’, 6 und 7 und 6' und 7'. Die m ittleren G urtstäbe sind durch beid erseitig e Laschen verstärkt. Die D iagonalen und Pfosten sind gekreuzte W inkel (Abb. 3).
Die N ischen in den Eckpfeilern der W iderlager, in denen die Fach
w erkträger ihre w aagerechte A uflagerung finden, sind durch Eisenbleche au sg ek leid et, die, sow eit m öglich, an die ln die W iderlager einbetonierte F achw erkbew ehrung7) angeschlossen sind.
Die N ischen sind durch Riffelbleche abgedeckt.
4. A b s t ü t z t r ä g e r .
Bel den G ründungsentw ürfen für die W iderlager und Pfeiler der K analüberführungen h atte noch nicht Rücksicht auf die sp äter erst ent
w orfene B auw eise der N otverschlüsse genom m en w erden können.
f 852-700
Abb. 4.
Abb. 2.
b) S t ü t z p f o s t e n . D ie Stützpfosten ( I P 24) w erden an ihrem unteren Ende durch die Flanschen der Elsenschw elle (L J , Abb. 2) gestützt. Seitliche V er
schiebungen w erd en durch Flacheisen v erhindert, die auf die E isenschw elle g en ietet sind.
D er V erschluß m uß nach beiden Seiten kehren, dam it auch die zw ischen zw ei K analüberführungen g eleg e n e H altung für sich trocken
g e le g t w erden kann. Am oberen E nde m üssen d aher die Stützpfosten m it dem sie stützenden F achw erkträger zug- und druckfest verbunden sein. Dies ist dadurch erreicht, daß die K notenbleche des Fachw erkträgers dort, wo sich die Stützpfosten der D am m balken dagegenlehnen, so w eit ü b er den G urt des Fachw erkträgers vorgezogen w urden, daß die D am m b alk en hindurchgesteckt w erden können. N äheres ist aus Abb. 3 zu ersehen.
c) F a c h w e r k t r ä g e r . D er Fachw erkträger ist ein P arallelträger von 3,50 m S ystem höhe, dessen G urte in den Endfeldern schnabelförm ig zusam m engezogen sind (Abb. 3).
Bei der N achrechnung der W iderlagerentw ürfe ste llte sich heraus, daß die großen w aagerechten Kräfte aus dem W asserdruck, d er auf die D am m balkenw ände des Not
verschlusses w irk t, in den G ründungssohlen und den G ründungspfählen erhebliche Z usatzspannungen erzeugten, die nicht aufgenom m en w erden konnten.
D ie am F uße d er D am m balkenw and auftretenden w aage
rechten K räfte w erden daher dadurch abgefangen, daß man die W iderlager geg en ein an d er druck- u nd zugsicher abstützt.
H ierzu sind sow ohl an den W iderlagern w ie an den Ü ber
b au ten Laschen angebracht, zw ischen d ie vor Inbetriebnahm e des N otverschlusses A b s t ü t z t r ä g e r eingebracht w erden (Abb. l u . 4 ) . Die A bstützträger sind v erstellb ar eingerichtet; sie können d ah er in der Länge genau dem A bstande der H auptträger des Ü berbaues vom W ider
lager angepaßt und nach dem E inbau durch B ew egen der G ew inde
schrauben vorgespannt w erden. Die H auptträger der Ü berbauten sind kräftig genug, um die dadurch entsteh en d en Zusatzspannungen aufzunehm en.
Ü ber den Pfeilern der K analüberführung Lippe w erden die A bstütz
träger von H auptträger zu H auptträger gezogen, so daß also die w aage
rechten Kräfte üb er die Pfeiler hinw eggeführt w erden.
') Bautechn. 1934, H eft 38, S. 490, u n ter D.
J a h rg a n g 14 H eit 55
18. D e zem b er 1936 S t e c h e r u. S c h u m a c h e r , Kanalüberführungen des D ortm und-Ems- Kanals bei Olfen i. W. 797
Z B IM S 2*5010
lM-M-13
*110-12 -1016 _ _
L65-13010 lBO-SO-K Lsomio Coup 132
Seillick Ansicht
Die A bstützträger sind nur an den Hauptträgern angeordnet, an deren Enden keine Pendelstützen für die A bstützung der K upferw elle8) stehen.
5. A u f l a g e r s t ä b e .
Ebenso wie die am Fuß der Damm balkenw and auftretenden w aage
rechten Kräfte müssen auch die w aagerechten Auflagerkräfte der Fach
w erkträger gegenseitig abgefangen w erden. Dies geschieht dadurch, daß Schnitt A -ä
„ Schnitt C-D
r ii
yStiitibockp/osten
Der Auflagerstab besteht aus vier gekreuzten Winkeln, die in der W aagerechten durch ein durchgehendes Fulterblech von 26 mm, In der Senkrechten durch je ein Futterblech von 34 mm Dicke ausgesteift sind;
er schließt am Fachw erkträger über eine senkrecht stehende Auflager
platte an das w aagerechte V ersteifungsblech und an die senkrechte Trog
haut des Überbaues und den Steg des oberen Abschlußträgers (C) der Troghaut an. Um den Auflagerstab leicht elnsetzcn zu können, sind die beiden vom Kanal abgew andten W inkcleisen des Auf
lagerstabes nur bis zur Troghaut des Ü berbaues ge
führt, w ährend die beiden im Troginncrn liegenden W inkeleisen die Troghaut etwa 75 cm überdecken und die nötige Anschlußflächc schaffen.
Schnitt A -B Schnitt C-D
f l ü \ i3 0 M H
Die V erstellbarkeit des Auflagerstabes ist durch eine Schrauben
verbindung mit Paßringen erzielt worden.
D er gedrungene Q uerschnitt des Auflagerstabes ergab sich aus der beschränkten Bauhöhe, die durch die O berkante der Kupferwelle NN + 57,80 m und die H öhenlage des Fachw erkträgers NN -f- 57,90 m festliegt.
Ü ber den Pfeilern der K analüberführung Lippe werden die Trogwändc durch V erbindungsstäbe IOC m iteinander verbunden.
zwischen die A uflager
punkte und die w aage
rechten oberen Stoß
fan g träg er3) sog. A u f l a g e r s t ä b e einge
b au t w erden (Abb. 5), die genau wie die Ab
stützträger verstellbar und zug- und druck
fest sind.
*10012 \\ *30-10
6. S t ü t z b ö c k e f ü r d e n A u f b a u d e s N o t v e r s c h l u s s e s . Um den oberen Fachw erkträger bequem und schnell aufstellen zu können, w urde ein aus S t ü t z b ö c k e n bestehendes A u f s t e l l g e r ü s t angeordnet (Abb. 2).
Die Stützböcke bestehen aus je zwei Ü C -P fosten, die im Abstande von 3,5 m (gleich der System höhe des Fachwerkträgers) durch gekreuzte W inkel m iteinander verbunden sind.
Die Böcke w erden gegenseitig durch je zwei in verschiedener Höhe liegende C-Eisen beiderseits verbunden und gegen die W iderlagerpfeiler abgestützt. Auf die unteren C-Eisen (oder auf die oberen C-Eiscn nach dem Absinken des Bauwerks infolge von Einw irkungen des Bergbaues) w erden 6 cm dicke Bohlen als A rbeitsbühne aufgelegt. O ben auf den Stützböcken liegt je eine kräftige Holzschwelle als Auflager für die parallelen G urte der Fachw erkträger (s. 3 c). Zum genauen Ausrichten der H öhenlage des Fachw erkträgers können zwischen dem K antholz und dem Stützpfosten H olzkeile eingezogen w erden. Die schnabelförm igen Enden der Fachw erkträger w erden auf einem zwischen die Schenkel des C-Eisens eingepaßten H artholzfutter aufgelagert.
Am unteren Ende werden die Stützböcke in eisenum kleidete Aus
sparungen der Im Anschluß an die Kanalüberführungen betonierten Kanal
sohle eingesetzt (Abb. 6).
8) Bautechn. 1934, H eft 49, S. 645.
3) Bautecbn.1934, Heft 49, S. 641, Ab
bild. 14.
Stütibock
7. D a s A u f s t e l l e n u n d A b b a u e n d e s N o t v e r s c h l u s s e s . Die Stützböcke sind so gebaut, daß sie für das A ufstellen des Not
verschlusses n a c h Inbetriebnahm e der 2. Fahrt geeignet sind. Für die Abnahme der K analüberführungen war aber eine W asserdichtigkeitsprobe vorgeschrieben, die vorgenom m en w erden mußte, ehe die W iderlager bis zur Höhe der K analsohle verfällt w aren. Die Stützböcke wurden hierbei auf ein H olzgerüst aufgesetzt, daß die fehlende H interfällung ersetzte. Das H olzgerüst brauchte nur leicht zu sein, weil es ja nur (Abb. 7) das Eigen
gew icht der Stützböcke und des Fachw erkträgers zu tragen hat. Der w aagerechte W asserdruck wird unten vom W iderlager aufgenom m en, w ährend er oben durch den Fachw erkträger in die Seitenm auern ab
g eleitet wird.
-2300- 2*160110■
7 9 8 S t e c h e r u. S c h u m a c h e r , Kanalüberführungen des D o rtm u n d -E m s- K an als bei Olfen 1. W. F a c h sc h rift i . d . g e s . B a u in g e n ic u rw e sen
Abb. 8.
Abb. 8 zeigt den fertig aufgestellen N otverschluß bei der D ichtigkeits
prüfung einer K analüberführung.
Um die A ufstellung des N otverschlusses, vor allem nach Inbetrieb
nahm e der 2. F ahrt zu erleichtern, w urde der Fachw erkträger in fünf E inzelteile zerlegt, die Im B edarfsfälle an O rt und S telle zusam m en
geschraubt w erden. Infolgedessen ist kein Einzelteil des N otverschlusses
schw erer als etw a 3 t. Zur A ufstellung reicht daher ein b ereits vor
h andener Schw im m kran von rd. 3 t Tragfähigkeit aus.
A lle Teile der K analüberführungen, die vor dem A ufstellen des N ot
verschlusses entfernt w erden m üssen, z. B. Teile der Schram m hölzer und der kanalsettlge L einpfadüberführungsträger, sind ebenfalls abschraubbar.
Die u n tere [Z-förm ige Sohlschw elle, In die die Stützpfosten eingeführt w erden, ist für gew öhnlich m it Blech abgedeckt, dam it sie nicht zu sehr verschlam m t u nd vor allem durch etw a schleifende A nker nicht beschädigt w erden kann.
F ür die A ufstellung ist eine g enaue A nw eisung ausgearbeitet w orden, nach d er folgende A rbeiten zu leisten sin d :
1. Entfernen der Schram m hölzer am W iderlager und am Ü bergang vom Trog zum W iderlager un d E ntfernen des kanalseitigen Leinpfad
überführungsträgers.
2. A bnehm en der A bdeckung d er Sohlschw elle und Freim achen der A ussparungen für die Stützböcke durch einen Taucher, E insetzen der S tützböcke m it H ilfe des Tauchers, A nbringen d er V erbindungen zw ischen den Böcken und ihre A bstützung gegen die W iderlagerpfeiler.
3. A ufbringen der A rbeitsbühne und der A uflagerschw elle für den Fachw erkträger.
4. A ufbau des Fachw erkträgers in seiner endgültigen Lage.
5. A nbringen der Auflager- und A bstützstäbe.
6. E insetzen der Stützpfosten der D am m balkenw and m it Hilfe des Tauchers,
7. E insetzen der D am m balken.
K o s te n .
Die K osten des D am m balkenverschlusses, der durch U nternehm er geliefert w urde, b etrag en rd. 60 000 RM.
A lle R e c h te V o r b e h a l t e n .
N eue W eg e für A bflu ß b erech n u n gen in offen en G erinnen und die Erfahrungen bei ihrer erstm aligen Anwendung.
Von den R egierungsbauräten Sr.Q jng. N a te rm a n n und SDr.^ng. M ö h lm a n n , V erden/A ller.
Die dicht unterhalb d er M ündung der A ller in die W eser im Rahmen der M ittelw eserkanalisierung neu zu erbauende Staustufe L angw edel liegt in ihrer ganzen A usdehnung im H ochw asserüberschw em m ungsgebiet der W eser. Der 8 km lange Schleusenkanal d er S taustufe führt durch die rechtseitige, vorw iegend als W eide genutzte und m it zahlreichen H ecken durchzogene, nur unvollkom m en eingedeichte W eserm arsch. Eine 500 m lange Deichlücke und 10 km lange D eichüberläufe lassen größere Hoch
w asser durch die Marsch ström en.
Der durch den E inbau des 5,5 km langen hochw asserfrei einzudeichenden oberen Schleusenkanals g estö rte A bfluß des H ochw assers verlangte eine ein g eh en d e N achrechnung d er H ochw asserabflußverhältnisse. D er D urch
führung einer auch nur einigerm aßen zuverlässigen H ochw asserberechnung standen jedoch zahlreiche H indernisse und Schw ierigkeiten entgegen.
Insbesondere w aren es die d auernde Ä nderung der W asserm engen in den einzelnen R echnungsabschnitten Infolge des W asseraustausches zw ischen Strom und D eichvorland einerseits und dem D eichhinterland anderseits und die dauernde Ä nderung der A usm aße d er A bflußquerschnitte u n ter
einander stellenw eise bis zum M ehrfachen der N achbarquerschnitte.
Die Schw ierigkeiten führten zu dem nachstehenden R echnungs
verfahren, das bei der D urchführung d er H ochw asserabflußberechnung der Staustufe Langw edel bereits mit Erfolg a n g ew en d et w orden ist.
I. D as n e u e V e rfa h re n .
1. A l l g e m e i n e U m f o r m u n g d e r B r a h m s s c h e n A b f l u ß f o r m e l . Die bekannte, von B r a h m s entw ickelte G rundform el für den W asser
abfluß im offenen G erinne lautet
(
1)
• \ ' R JDie Form el um faßt sum m arisch den A bflußvorgang des gesam ten G erinnequerschnitts. Sie stü tz t sich, abg eseh en vom G efälle, auf den
f
P rofilhalbm esser R — - ■ und auf einen w ieder von R , R auhigkeits
faktoren usw ., abhängigen A bflußbeiw ert c.
Die zahlreichen seith er aufgestellten m ehr o d er w eniger der B rahm sschen Form el ähnlichen n eueren A bflußform eln zeigen, daß das Ziel einer vollbefriedigenden R echnungsw eise h eu te noch im m er nicht erreicht ist.
Die U rsache dafür dürfte in der bei allen A bflußform eln auf das ganze G erinne gerich teten B etrachtungsw eise liegen, da der W ert R oder d ie an seine S telle g esetzte m ittlere Tiefe infolge ihrer M ehrdeutigkeit ein G erinne nur ung en ü g en d kennzeichnen und besonders bei aus- geuferten Flüssen je nach der Profilzusam m ensetzung zu verschiedenen Ergebnissen führen.
Ein n euer W eg eröffnet sich, sobald man den Blick sta tt auf den ganzen Q uerschnitt auf dessen w eit b esser zu überschauende, unendlich schm ale lotrechte T eilstücke t db mit den w irklichen Tiefen t richtet.
W endet man auch für diese T eilflächen die B rahm ssche Form el an (m it den Zeichen v , c u nd R für die unendlich schm alen lotrechten T eil
flächen), so ist
ö F t d b
R = u ^ z i b_ : = 0 S *'
COS a
wo « den stets positiv zu setzen d en W inkel der Q uerschnittsohle m it der W aagerechten bildet, und
( la ) v = c ] U - c o s « J
Die von der unendlich schm alen Teilfläche geförderte W asserm enge ist dann
d Q = v t d b = c ] U • c o s « J t db und
( 2 , J = . . . .
(c t3''2ycös~ä d b f
o d er w enn man den W ert c cos <x als O rdinate einer Fläche L auffaßt, die aus der Q uerschnittsfläche durch die E rsetzung der W erte t durch die W erte c t 3',2]/co s« entsteht,
Das Streckengefälle ist nun I k = f J dl,
o
daraus ergibt sich m it dem vorigen W erte für J C d Q * J d l ?
(4) h = dl.
M it diesem A usdruck Ist man, w ie im folgenden g ezeig t w erden w ird, in der Lage, die Spiegellinie eines G erinnes auch bei veränderlichen W asserm engen und veränderlichen Q uerschnittsw erten zu erm itteln.
2. G e r a d e G e r i n n e s t r e c k e .
In einer g eraden G erinnestrecke ist u n ter der für zeitlich gielchblelbende W asserführung — z. B. bei stehendem H ochw asser — zulässigen A nnahm e, daß der W asserspiegel in den einzelnen Q uerschnitten w aagerecht und eben Ist, das örtliche G efälle J für jed es der unendlich schm alen Q uerschnitts
teilchen und dam it für den ganzen Q uerschnitt gleich, d. h.
, d Q \ d Q l _ Q'-
d L \ d L \ • • • • — ¿2 ’
J a h rg a n g 14 H eft 55
18. D e zem b er 1936 N a t e r m a n n u. M ö h l m a n n , Neue Wege für Abflußberechnungen in offenen Gerinnen 7 9 9
wobei der Anzeiger die einzelnen Teilstreifen darstellt. Auf den ganzen Q uerschnitt bezogen, kann daher geschrieben werden
<?2 I 2 ’ Da
b
I. — fc i ^ Y c o s a db J--
ist, lautet dann der Ausdruck (4) für die gerade G erinnestrecke i
_Ql____
[ f c i3,2|''cos a db)2 o
(5) h
■ /
0■dl.
Der W ert der aus der Querschnittsfläche entstehenden /.-Fläche b
L — f c l ^ 2Y c o sa d b o
leicht durch ist — den W ert c zunächst als bekannt vorausgesetzt
Planim etrieren oder tabellarisch zu erm itteln.
Da für jeden lotrechten Tellstreifen des Q uerschnitts d Q — f j d L
ist, ist die I-F lä c h e zugleich der Maßstab für die Leistungsfähigkeit der einzelnen Q uerschnittsteile. Sie heiße deshalb .L eistungsfläche“.
In der Leistungsfläche kom m t der Zusam m enhang zwischen W asser
tiefe und A bführungsverm ögen (Leistung) klar zum Ausdruck. (Mit Größer
w erden der W assertiefe nim m t die W asserführung in stärkerem Maße zu als die W assertiefe und um gekehrt.) V erschiedenheiten des G erinne- querschnitfs w erden von ihr w esentlich besser berücksichtigt als durch die bisherigen /?-W erte. Die bisher bei großen Flußquerschnitten übliche mehr oder w eniger w illkürliche Teilung zwischen Stromschlauch und Vor
ländern fällt weg.
Für den B eiw ert c gibt es heute allerdings noch keine Form eln.
Die neuen W erte c w erden unabhängig von der Strom breite und von dem nur fiktiven W erte der m ittleren Tiefe des ganzen Profils sein. Sie w erden sich ausschließlich an die wirklich vorhandenen örtlichen Tiefen, an das an O rt und Stelle wirklich vorhandene Gefälle und möglicherweise auch an die Beschaffenheit des U ntergrundes halten. Aus den gem essenen G eschwindigkeitskurven in der Lotrechten dürften sie in einw andfreier W else erm ittelt w erden können. Mit ihnen wird man es in der Hand haben, auch die G esetze der W andreibung, die sich als Abzüge von den Leistungsflächen äußern w erden, als Sondereinflüsse für sich zu verfolgen, ebenso wie andere A bflußstörungen jed er Art — z. B. Hecken im Vor
land — , die sich ebenfalls als Abzüge von den Leistungsflächen aus- drücken lassen. Ein solches Verfahren zur Berücksichtigung fremder Einflüsse w ird jedenfalls einw andfreier als das bisher sehr willkürliche Verfahren durch Ä nderungen der Reibungsbeiw erte sein.
Dem W erte L der neuen B erechnungsw else entspricht der W ert c Yr F der alten Rechnungswelse. Die beiden W erte können m iteinander verglichen w erden, wenn man für die wirklichen Tiefen statt der noch nicht bekannten c-W erte versuchsw eise
die streng genom m en nur für m ittlere Tiefen geltenden c-W erte einsetzt.
Es ergibt sich dann, daß der U nter
schied der beiden W erte bei großen regelm äßigen Q uerschnitten und bei großen ausgeuferten Flußquerschnitten, auf den gesam ten Q uerschnitt bezogen, nur gering ist, etwa ± 2 bis 4 % der W erte c Y R F (bei großen Q uerschnitten
=fc 2% ). Das sind W erte, die w eit inner
halb der mit den bisherigen Rechnungs
arten erzielbaren G enauigkeitsgrenze liegen. Im Stromschlauch sind die W erte L größer, Im Vorlande kleiner als die W erte c Y R F .
Bei kleineren Q uerschnitten, bei denen die W andreibung und die schrägen Ufer in höherem G rade als bei großen Flußquerschnitten mit- w irken, erhöht sich d er U nterschied allerdings auf 1 0 % , bei kleineren G räben sogar bis auf 2 0 % . Dies dürfte aber allein daran liegen, daß für den neuen W ert c die G esetze der W andreibung noch nicht bekannt sind und daher auch noch nicht eingesetzt w erden konnten. Wird aber der Einfluß der W andreibung, nachdem seine G esetze bekanntgew orden sind, von den Leistungsflächen, etw a wie in Abb. 1 geschehen, abgezogen, so w ird sich auch hier ohne Zweifel eine größere Ü bereinstim m ung ein- stellen.
Nach Erm ittlung der Leistungsflächen an Hand der c t • ■-Kurve läßt sich der Ausdruck (5) graphisch als Inhalt einer Fläche darstellen, die
Leistunqsfläche Abb. 1.
entsteht, wenn man den zu jedem einzelnen Q uerschnitt gehörigen örtlichen Gefällewert
¿ 2 ■
als O rdinate gem äß Abb. 2 nebeneinander aufträgt.
Da die Fläche das G esam tgefälle h oder — was dasselbe ist — den W iderstand des G erinnes darstellt, heiße die Fläche .W iderstandsfläche“
(UZ-Fläche).
Die Inhaltserm ittlung der W -Fläche geht abschnittweise folgender
maßen vor sich:
Zwischen zwei benachbarten G erinnequerschnitten möge sowohl in der W asserm enge als auch ln der G röße der Strom querschnitte ein stetiger Ü bergang bestehen. Die zur G erinnestrecke l gehörige W-Fläche ist dann nach Abb. 3 ein Trapez, dessen Inhalt leicht bestim m t werden kann zu
(
6)
V //
2+
- J 0 I ß + Jn I ß ,wobei die Anzeiger o und u die zu dem oberen bzw. zu dem unteren G erinnequerschnitt gehörigen W erte von Q, L und J angeben.
Qf Ll
7 ? B? w
Abb. 3.
Für den unteren Q uerschnitt der G erinnestrecke / sei die Wasser
spiegelhöhe und dam it der W ert Ju bereits gefunden.
F ür den oberen G erinnequerschnitt w erden nun mit dem dem Q uer
schnitt zugehörigen W asserm engenw ert für verschiedene W asserstände die W erte
% . l ß = J a l ß r-o
gebildet. Danach trägt man die gefundenen W erte J0 I ß des oberen Strom querschnitts von einer O rdlnatenachse aus seitlich nach Maßgabe der W asserspiegelhöhe (zweckgemäß bezogen auf NN) zu einer Kurve auf und auf der anderen Seite der O rdinatenachse den bereits bekannten W ert J u I ß des unteren Q uerschnitts in der W asserspiegelhöhe des unteren Q uerschnitts an (Abb. 4).
Der W asserstand im oberen Q uerschnitt wird dann unm ittelbar ohne Probieren gefunden, wenn man vom Endpunkte , a “ des Ju //2-Wertes des unteren Q uerschnitts unter 4 5 ° eine Linie nach oben bis zum Schnitt
punkte , b “ mit der J0 l/2-Kurve des oberen Querschnitts zeichnet. Der senkrechte A bstand der beiden Punkte ,b " und , c ‘ = b c ist dann das dem Rechnungsabschnitt zugehörige G esam tgefälle (Beweis: In dem recht
winklig gleichschenkligen Dreieck a b c sind die Katheten gleich. Es ist deshalb
h = b c — a c — h 0 -f h a — J 0 I ß + J u Iß-
Eine A neinanderreihung der Erm ittlungen ergibt dann die Spiegeliinie des gesam ten G erinnes.
Da die Rechnung nach der Form der J0 f/2-Linle eine nur stromauf konvergierende Reihe darstellt, muß die Rechnung stromaufwärts durch
geführt w erden.
3. G e k r ü m m t e G e r i n n e s t r e c k e n .
Mit der dem Rechnungsgang zugrunde liegenden Betrachtungsweise wird auch das Problem der Berechnung des W asserabflusses in gekrüm mten Gerinnen angreifbar.
Nach Abschluß der H ochw asserberechnungen w urde — einstweilen als Versuch — hierzu der nachstehende W eg gefunden:
Für gekrüm m te G erinnestrecken wird man, ohne der G enauigkeit allzu großen Abbruch zu tu n , ebenfalls annehm en dürfen, daß der W asserspiegel — w enigstens bei Flüssen, und um diese handelt es sich bei zeitlich gleichbleibender W asserführung in den einzelnen G erinne
querschnitten praktisch nahezu w aagerecht und eben ist.
8 0 0 N a t e r m a n n u. M ö h l m a n n , N eu e W ege für A bflußber echnungen in offenen G erinnen Fachschrift f. d. ges. Bauingenicurwcscn
Im G egensätze zu d er g eraden G erinnestrecke Ist in gekrüm m ten G erinnestrecken das G efälle des W asserspiegels jedoch für jeden Teil eines Q uerschnitts verschieden. In der K rüm m ung bildet der W asser
spiegel eine Schraubenfläche m it einem örtlichen Punktgefäile
m —
d Z = t v 2
2 g " t d b l '
(7) 2g y ■ t J •
+
2 g +ß . f - . t d b i .
7
2 g p
d b l - v 2
(
1 - M - 2 g \ COS a1
bzw.
Da 2 g y
1 COS «
+
ßd er Brahm sche W ert c2 ist, ist c- 2 s
(
8)
Gl. (7) g eh t dann üb er in den A usdruck v = c t J - 1
d Q — v t db
/ • t db bzw.
(9)
ct'. 3/2 COSa W enn man dann schließlich
co s«
d Q 2
~~T~
r + ß -
c- 2 g
db c- 2 g m r
(10) J m =
ct '.3/2 db
■2 g
oder w enn man als O rdinatcn für die Teilchen der Leistungsfläche statt d er früheren für das gerade G erinne g elten d en c f3/2ycos « -W e rte die mit
‘ . i . COS a p 2 g wo Jm das geom etrische m ittlere S piegelgefälle im Q uerschnitt sein mag,
das je nach dem V erhältnis der G erin n eb reite zum K rüm m ungshalbm esser des inneren Ufers zw ischen 0,46 bis 0,50 der G erinnebreite vom inneren Ufer liegt. (0,46 bei —— = 1 u nd rd. 0,50 bei b - < 0 , 3 — bei nicht
ri ri
ausgeuferten Flüssen kann 0,50 g e se tz t w erden, da bei ihnen allgem ein b < 0 , 3 zu sein pflegt.)
r i
rm und r seien die zu den O rten von J m und J des Q uerschnitts gehörigen K rüm m ungshalbm esser der Spiegelfläche des G erinnes.
Hierzu treten noch die in W irbelbew egungen sich äußernden U m lenkungsw iderstände des ström enden W assers. D iese stehen notw endig in irgendeinem Z usam m enhänge mit dessen F liehseitendruck. Die U m lenkungsw iderstände w erden eine G rößenordnung
W = ß Z
h aben, w o Z die F liehkraft m p tu2 des m it einem K rüm m ungshalbm esser p ström enden W assers und ß ein F aktor ist.
Da für ein unendlich schm ales lotrechtes Teilstück des G erinnes t d b l y , w2
und t,r- = -
2 g e2
sind, ist der K rüm m ungsw iderstand eines solchen Teilstückes / .
e
Folgen wir nun für das Teilstück t db der B rahm schen S tröm ungs
gleichung, so ergibt sich unter H inzusetzung des K rüm m ungsw iderstandes zum Ström ungsw iderstand m it « als Q uerneigung d er G erinnesohle zur W aagerechten die G leichung:
t d b l y j . y dl>
%
ergänzten e i 3' 2 -W erte setzt, w ied er d er frühere A usdruck
(11) ' / = _ * * ? -
U U d L j
mit dem A nzeiger k für die Leistungsfläche des gekrüm m ten G erinnes.
Da J m nach den V o raussetzungen für den ganzen Q uerschnitt gleich ist, ist auch w ieder
<?2
(
12)
I 2Lk
und der w eitere Rechnungsgang der gleiche w ie früher.
Die L eistungsfläche Lk ist auftragbar und dam it b ei bekanntem Q auch Jm berechenbar.
D er für die E rm ittlung von h einzusetzende W asserw eg ist der Weg des Schw erpunktes der L eistungsflächen.
Bei HW zw ischen geradlinigen, parallelen D eichen m it geschlängeltem Fluß fällt der W ert
dann auch noch örtlich
aus d er Form el für Lk als 1 h eraus. W enn
w ird, g eh t Lk in L g (Leistungsfläche in der G erinnegeraden) über.
ist die ¿ ¿ -F lä c h e des inneren V orlandes Bei überfluteten V orländern
größer als dessen Lg- Fläche und u m g ek eh rt beim äu ßeren V orland Querschnitt
rn -7J0m
L-P10OOO H'V-1000 2,5
Ordioatenfürlc
1 > a . L . c~
cos <x o 2 g
Der Ausdruck (8) hat ganz d en selb en Bau w ie die allgem eine A b
flußform el (1 a) für das gerade G erinne. U nter der W urzel ist jedoch zum Einfluß der Sohlenquerneigung der Einfluß der K rüm m ung des ström enden W assers h inzugetreten.
Form t man d ie Gl. (8) w ieder in der gleichen W eise um , w ie früher mit d er Abflußforme) ( la ) geschehen, so erhält m an für die von einem unendlich schm alen lotrechten Teilstück der Q uerschnittsfläche geförderte W asserm enge
_ ; 1 l a - '
1 * 4
setzt, so erscheint als allgem eine Form el für den Abfluß im gekrüm m ten G erinne der Ausdruck
_ d Q-_
! - 7 - r , / j - 12
/ ‘ :
Das innereV orland ist also in der K rüm m ung — ganz entsprechend den neuen V ersuchs
ergebnissen der Technischen H ochschuleK arls- ru h e — leistungs
fähiger als das äußere.
Abb. 5 zeigt als B eispiel für einen B eiw ert /3 = 0 ,2 d e s Krüm m u n g sw id erstan des für den auf derselben A bbil
du n g oben dar
g estellten hoch- w asserfü h ren d en
G erinnequer
schnitt u n ter V er
nachlässigung von cos « die W andlung des
¿^-W ertes ln den
¿ ¿ -W e rt, wenn der F luß m it dem dargestellten Q uerschnitt aus der G eraden in eine K rüm m ung von an g eg eb e
nem H albm esser hineingetreten ist. D er aus der W -F läche für eine 400 m lange K rüm m ungs
strecke erm ittelte G efällem ehrverbrauch beträgt 2,04 cm. Das Ist d er W irk
lichkeit b ereits recht nahe.
II. A n w e n d u n g d e s n e u e n V e rfa h re n s b e i d e r H o c h w a s s e rb e re c h n u n g d e r S ta u s tu fe L a n g w e d e l.
1. E r m i t t l u n g d e r G r u n d w e r t e .
F ür das G eb iet der S taustufe Langw edel w ar der V erlauf des Hoch
w assers vom Jan u ar 1926, das m engenm äßig nur rd. 2 0 % h in ter dem K atastrophenhochw asser von 1841 zu rückgeblieben war, durch Splegel- n iv ellem en t genau bekannt.
D er glückliche U m stand des V orhandenseins eines H ochw assers solcher Art und solchen U m fanges, das alle ln der N atur v o rhandenen A bflußhindernisse und B esonderheiten der A bflußverhältnisse w esentlich
-w o m Länge der Krümmung
WO -0,oooz ’8cm h Krümmung-i*-2~-o,ooom-10,Otcm
Abb. 5.
J a h rß n n g 14 H eit 55
18. D ezem b er 1936 N a t e r m a n n u. M ö h l m a n n , Neue Wege für Abflußberechnungen in offenen Gerinnen 801
b esser berücksichtigt als selbst 1S0°
ein M odellversuch, gab die Mög
lichkeit, durch A btastung seiner Spiegellinie nach dem neuen Rechnungsverfahren alle erforder
lichen G rundw erte zu finden und dam it die Berechnung des Ab- mo laufes eines K atastrophenhoch
w assers nach dem Bau der Stau- c'iVt stufe auf eine sichere G rundlage zu stellen.
Die A btastung einer Strom strecke mit gleichbleibender W asserm enge ohne seitlichen Abfluß üb er die Deiche ergab zunächst, daß die behelfm äßige Einsetzung des G anguillet- und K utterschen B eiw ertes
23 + _ + ' ^
mit dem von S o ld a n für die W eser angegebenen Rauhigkelts- beiw ert n = 0,03 Im Strom und Vorland und bei E insetzung eines m ittleren G efälles J — 0,2 °/00 und R = t, an Stelle von c ln die W erte c f3/2 der Lcistungsfläche — wie erw artet — zu einer recht guten Ü bereinstim m ung mit der von der N atur gelieferten Spiegel
linie führte. Die mit den so er
m ittelten B ehelf-c-W erten auf
getragene Linie der c f i 2-W erte zeigt dabei eine sehr gute Ü berein
stim m ung m it dem von L ip p k e entw ickelten G eschw indigkeitsgesetz für die W eser1) (Abb. 6).
In Strecken, wo die V orländer mit Hecken besetzt sind, konnte w eiter der Prozentsatz erm ittelt w erd en , der von der Leistungsfläche infolge der V erbauung durch H ecken abgezogen w erden muß. Schließlich zeigte sich an scharfen Strom krüm m ungen ein b eso n d erer, durch die zunächst nur für gerade Strom strecken geltende Rechnungsw eise nicht zu erfassender zusätzlicher G efälleverbrauch. Im übrigen ergab die A btastung verläßliche G rundlagen über die E rm ittlung des A usmaßes der über die Überfälle seitlich zu- und abström enden W asserm engen.
2. D u r c h f ü h r u n g d e r B e r e c h n u n g f ü r HHW.
Mit den gew onnenen B eiw erten w urde danach die Berechnung für den Abfluß des K atastrophenhochw assers für den Zustand nach A usführung der Staustufe durchgeführt.
Zunächst w urden an der Hand der Ergebnisse der A btastung des H ochwassers 1926 der Umfang der seitlich ab- und zuström enden W asser
m engen geschätzt und danach versuchsw eise in getrenntem Rechnungs
gange mit dem neuen V erfahren die beiden Spiegeilinien im Strom und im Binnenland erm ittelt. Diese lieferten die Außen- und die Binnen
w asserstände an den Ü berläufen und dam it die Ü berlaufm engen als K ontrolle für die zunächst geschätzte W asserm engenverteilung. Die Rechnung w urde w iederholt, bis Ü bereinstim m ung mit der Annahme erzielt war.
Bel diesen mehrfachen Rechnungsgängen mit den sich dauernd ändernden W asserm engen und Q uerschnittsgrößen hat sich das neue V erfahren besonders bew ährt. Nach den bisher üblichen V erfahren wären bei der Berechnung der Spiegelllnie in j e d e m Q uerschnitt Zwischen
rechnungen erforderlich gew esen, indem für verschiedene zunächst an
genom m ene G efälle die zugehörigen A bflußm engen der einzelnen Q uer
schnittsteile zu erm itteln und zu sum m ieren gew esen wären, um das der tatsächlichen A bflußm enge entsprechende J durch Probieren zu finden.
Das neue V erfahren dagegen gestattet, ohne Zwischenrechnung sofort das richtige J von Q uerschnitt zu Q uerschnitt fortschreitend auf zeichnerischem W ege zu bestim m en und dam it die gesam te Spiegelllnie zusam m en
hängend (Abb. 7) zu zeichnen.
Die Konstruktion der Spiegellinie m ag nachstehend für einen Teil
abschnitt praktisch vorgeführt w erden. Für die Em ittlung der L eistungs
flächen ist als Beispiel in Abb. 8 der Q uerschnitt W eser-km 330,01 dargestellt. Für den W asserstand NN + 12,48 m ist mit den W erten der c i 3/2-K urvc der Abb. 6 die Leistungsfläche des Querschnitts nach unten
■) Bautechn. 1934, H eft 47, S. 627/8.
aufgetragen (ausgezogene Linie). Ihre G röße wird durch Planlmetrieren erm ittelt. Dabei ist A bschnitt A des linken V orlandes für sich erm ittelt, weil dort ein Abzug für Hecken erforderlich ist. Die Abschnitte B des Stromschlauchs und C des rechten V orlandes w erden zusam mengefaßt.
Abb. 7.
Ferner sind in der Abb. 8 für einen um 0,40 m höheren und einen um 0,40 m tieferen W asserstand (gestrichelte und strich-punktierte Linie, von den betreffenden W asserständen nach oben aufgetragen) mit Hilfe der auf Abb. 6 ebenfalls dargestellten W erte für
+ j {c t3ß) = c { ( + J t f 12 — c f l 2 und
der Zuwachs bzw. die V erm inderung der Leistungsfläche als Differenz
flächen J L in fünffachem M aßstabe der /.-F läch e dargestellt.
Durch die besondere E rm ittlung der Differenzfläche erhält man ge
nauere W erte, als w enn man für den höheren bzw. tieferen W asserstand die Leistungsfläche L selbst unm ittelbar bestim m en wollte.
In Tafel 1 sind die ¿-W erte der Teilabschnitte und des gesam ten Q uerschnitts für die drei verschiedenen W asserstände zusam mengestellt, in Tafel 2 sind die für die Auftragung der JQ //2-Llnie (Abb. 4) die er
forderlichen W erte h g des Profils km 330,01 und der W ert h u des Profils km 331,29 erm ittelt. Beide Profile haben verschiedene W asser
m engen.
Die Berechnung der ¿-W erte geschieht in einfachster Weise mit dem Rechenschieber, wobei für jeden W asserstand nur e i n e Einstellung er
forderlichist. U nten wird der Q uotient y* = ] / . / eingestellt. Oben werden J und J l / 2 — h abgelesen.
Die Konstruktion der Spiegellinie geht nach Abb. 7 folgenderm aßen vor sich:
8 0 2 N a t e r m a n n u, M ö h l m a n n , N eue Wege für Abflußberechnungen in offenen Gerinnen Fachschrift i .a. ees. Bauingcnicurwesen
F ür Q uerschnitt km 331,29 ist ein W asserstand von NN + 12,18 e r
m ittelt. In H öhe dieses W asserstandes ist von der senkrechten Q uer
schnittslinie (Punkt a) aus nach rechts bis zum P unkte b der W ert h u = Ju 1/2 == 0,129 m = 12,9 cm
der Tafel 2 angetragen. Links von d er senkrechten Proflllinie sind für die angenom m enen W asserstände NN + 12,08, NN + 12,48, NN + 12,88 aus Q uerschnitt 330,01 die W erte /¡„ = y „ 1/2 der Tafel 2 angetragen. Die V erbindung der E ndpunkte d er /¡„-Werte ergibt die /¡„-Kurve. Die durch den Punkt b gezogene 45°-L inic schneidet die J0 1/2 = /¡„ - Kurve in Punkt c auf NN -}- 12,52 m, der H öhe des W asserspiegels in Profil km 330,01. Er ist w aagerecht bis zu Punkt d auf der senkrechten Linie des Q uerschnitts km 330,01 hinüber zu verschieben. Die stark au s
gezogene Linie a — d ist dann die Spiegellinie für die Strecke zw ischen km 331,29 und km 330,01, im P unkte d w ird beim w eiteren R echnungs
gange w ieder das h u des Q uerschnitts 330,01 angetragen.
Die A neinanderreihung der gleichen K onstruktion ergab sodann die g esam ten Spiegellinien der Strom - und der B innenstrecke. An den F luß
krüm m ungen w urde der bei der A btastung der S piegellinie des HW 1926 an diesen Stellen erm ittelte zusätzliche G efälleverbrauch besonders hin
zugefügt.
A u sb lick .
Das u n ter I g eschilderte neue R echnungsverfahren h at sich bei der H ochw asserberechnung für die S taustufe Langw edel gerade u n ter den schw ierigsten V erhältnissen g u t bew ährt.
Es em pfiehlt sich, die Leistungsfläche der Q uerschnitte für v er
schiedene W asserstände — die H auptarbeit der B erechnung — allgem ein im voraus bestim m en zu lassen und zu den Strom bestand-A kten zu nehm en.
D iese A rbeit kann nach einem M uster ohne w eiteres von jed em Techniker g e le iste t w erden. Bei V orhandensein der Leistungsflächen ist man je d e r
zeit in der Lage, die für die jew eilig ins A uge gefaßte W asserführung des Strom es zugehörige Spiegellinie Innerhalb sehr kurzer Zeit zu
verlässig zu finden.
T a fe l 1. E rm ittlu n g d e r L e is tu n g s flä c h e n L.
Profil W eser-k m 330,01.
! Profil* | Abschnitt j
W asser
spiegel
L eistungs
fläche Abz
ug für Hecken
Spalte 3 - 4
S um m e L L des d er Ab- ; g esa m ten s ch n itte P rofils
T
1 NN
1 : 2 3 4 5 6 | 7 8
J h — + 0,40 J L = + 8 400 CN T o o
+ 6 000
23 0 0 0 163 000 + 1 2 , 8 8
A NN + 12,48 ¿ = 2 1 000 8 O 17 000 17 000 | 143000 1+12,48 12 000 | 125 000 + 12,08 J h = — 0,40 J L = — 7 200 2200 =) — 5 000
J h = + 0,40 J L = + 14 000 + 14 000
|(
B 140 000; — + 1 2 , 8 8
u.
n NN + 12,48 L = 126 000 - 126 000 126 000 | — i+ 12,48 J h — — 0,40 | J L = — 13 000
*) rd. 20°/o von Spalte 3.
113 000 —
— 13 000
1+12.08
T a fe l 2. E r m ittlu n g d e r W e rte h o u n d h u.
Profn n
V
! L Q % , / /¡m3/s e k L J 1/2 J l / 2 = h J
m ! m
h am
|!+ 12,88 330,01 !|+ 12,48 11+ 12,08
163 000 143 000 125 000
2650 1 0,0162 2650 0,0185 2 6 5 0 | 0,0212
0,000 264 0,000 342 0,000 449
1640 0,169 : 640 0,220 , 64 0 , 0,287
—
331,29 |j+ 12,18 | 154 000 1 2 1 8 0 1 0,0142 0,000 202 | 640 | — 0,129
Al le R e c h t e v o r b e h . l t e n . R Ü t t e l b e t O H .
Von A rchitekt H a lle n s ie b e n , G era.
(Schluß aus H eft 54.) d) E r f o l g d e s V e r f a h r e n s . D er g u te und sichere E r f o l g des neuen V erfahrens ist natürlich von m ancherlei U m ständen abhängig, die genau beachtet w erden m üssen und sich auf die Z u sam m ensetzung der Betonm asse, die D auer des R üttelns, die Schlagzahl usw. beziehen. Im Laufe der im m erhin schon m ehrjährigen Praxis sind hierüber um fang
reiche Erfahrungen gesam m elt w orden, die außerordentlich w ertvoll sind und deshalb eingehender erörtert w erden sollen.
Was zunächst d i e Z u s a m m e n s e t z u n g d e s B e t o n s anbetrifft, so weicht sie w esentlich von der des Stam pf- und G ußbetons ab. R üttel
beton v erträgt w e i t m e h r g r o b e n Z u s c h l a g s t o f f u n d w e n i g e r S a n d - , W a s s e r - u n d Z e m e n t z u s a t z als der übliche Beton. Die feinen Zuschlagstoffe, die nach den B estim m ungen des D eutschen A us
schusses für E isenbeton m indestens 40°/„ b etrag en sollen, können um etw a Vs verringert w erden. Sie brauchen nur in so großer M enge vor
handen zu sein, daß alle H ohlräum e zw ischen den groben Stücken bequem ausgefüllt w erden. D er W asserzusatz kann ebenfalls erheblich gem indert w erden. Das ist ein w esentlicher V orteil, da die F estig k eit des Betons in erster Linie bekanntlich vom W asserzem entverhältnis abhängig ist.
Je niedriger das W asserzem entverhältnis g eh alten w erden kann, desto größer wird die Festigkeit und D ichte. N atürlich schreibt die V erarbeitungs
m öglichkeit auch hier gew isse G renzen vor. F ür Stam pfbeton nim m t man in der Regel einen erdfeuchten B eton mit einem W asserzem entverhältnis von etw a 0,7, der sich dann g erade noch stam pfen läßt. Bel R üttelbeton kann das W asserzem entverhältnis auf etw a 0,45 bis 0,50 g esenkt w erden.
Im Stam pfverfahren w ürde sich eine d erart trockene M ischung kaum noch v erarbeiten lassen. Im R üttelverfahren w ird sie sogar noch flüssig.
Der Z e m e n t z u s a t z kann ebenfalls um etw a 1 5 % g esen k t w erden, da der A nteil des M örtels verringert w ird. Es ergibt sich dem nach etw a folgendes Bild In bezug auf den U nterschied in d er Zusam m ensetzung:
j Stam pfbeton R üttelbeton
* q
je m 3 je m 3 Z e m e n t ...
G r o b z u s c h l a g ...
S a n d ...
W a s s e r ...
S e t z m a ß ...
W a sserzem en tv erh ältn is. . .
340 kg 810 1 540 1 164 1 6,3 0,7
280 kg 950 1 420 1 134 1 2 bis 4 0,45
O b d ie richtige Steife vorhanden ist, läßt sich m eist auch im V erlauf des R üttelverfahrens feststellen. Ist nicht g en ü g en d Feinm örtel v orhanden, so lieg t nach dem E inrütteln der g ro b e Zuschlag an der O berfläche bloß.
Ist zuviel F einm örtel vorhanden, so tritt der Ü berschuß an d er O berfläche als Brei zutage. Ist zu v iel W asser vorhanden, so wird die M asse dü n n flüssig statt dickflüssig. Ist zuw enig W asser v o rh an d en , so verflüssigt sich die M asse nicht genügend usw . Bei einiger Erfahrung wird man bald das Richtige treffen.
Als G robzuschlag eig n et sich am b esten runder F lußkies. D er Beton w ird dann am dichtesten. B ruchschotter erfordert etw as m ehr Sand, gibt a b er im allgem einen eine etw as höhere B iegezugfestigkeit als Flußkies.
D ie A n z a h l d e r S t ö ß e soll etw a 3000 bis 3600 in 1 min betragen.
V ielleicht wird man im Laufe der Z eit zu noch h öheren Schlagzahlen kom m en, w enn die G eräte verbessert w erden können. V orläufig bringen h öh ere Schlagzahlen nur geringe V erbesserungen, die die starke Ab
n utzung der G eräte nicht w ettm achen w ürden und darum unw irtschaftlich w ären.
Die R ü t t e l s t ä r k e muß so energisch sein, daß die B etonm asse auch in ihrem ganzen Um fange durch g erü ttelt wird. Es dürfen keine toten S tellen bleiben. Im Anfang w ird man am kräftigsten rütteln. G egen Ende des V erfahrens kann die Schlagzahl etw as nachlassen. Ü bertriebene E nergie der Stöße führt zu einer nachteilig w irkenden Entm ischung. Die groben Zuschlagstoffe sam m eln sich dann in d er N ähe des R üttlers an oder fallen zu Boden.
Die D a u e r d e s E i n r ü t t e l n s b eträg t etw a % bis 2 min. Sie wird sich nach d er jew eiligen Z usam m ensetzung un d der Steife des M ischgutes o d er sonstigen V erhältnissen richten m üssen. J e steifer und trockener der B eton ist, desto län g er w ird g erü ttelt w erden m üssen. Frischer Beton erfordert eine kürzere R üttelzeit als solcher, der schon eine V iertelstunde alt ist.
S ehr w ichtig w äre es, daß R üttelgeräte erfunden w erden, b ei denen Schlagzahl und Schlagstärke je nach Bedarf ab g eän d ert w erden können.
In A m erika soll es derartige R üttler schon geben.
e) V o r t e i l e d e s R ü t t e l V e r f a h r e n s . Die V orteile des neuen V erfahrens sind b ed eu te n d . V or allem w ird d i e F e s t i g k e i t d e s B e t o n s b e d e u t e n d e r h ö h t . Das S tu ttg arter M aterialprüfungsam t hat b e i seinen V ersuchen im Jahre 1933 eine S teigerung der D ruckfestigkeit bis zu 2 0 0 % festg estellt und der B iegezugfestigkeit bis etw a 160% , jedoch nur bei einem erdfeuchten Beton m it geringem W asserg eh alt4).
Auf die B ed eu tu n g eines niedrigen W asserzem entverhältnisses In dieser B eziehung habe ich früher schon hingew iesen. Man kann diesen Punkt gar nicht deutlich g en u g betonen. S etzt m an dem B eton nur etw a doppelt soviel W asser zu als u n ter norm alen V erhältnissen, so wird die F estigkeit
4) Vgl. B. u. E. 1933, H eft 7 u. 8.
