Die Bautechnik, Jg. 18, Heft 34

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Unferhaupf a Oberhaupt

Kammer

Aushubffefe

DIE BAUTECHNIK

18. Jahrgang BERLIN, 9. A ugust 1940 Heft 34

A lle R ech te V o rb e h a lte n .

Die B augrubenaussteifung einer Kanalschleuse.

Von Regierungs baumeister a. D. H a n n s L e h m a n n . Eine b e m er k en sw erte Baugrubenauss teifung w urd e beim Bau einer

Z w i l l i n g s s c l i l e u s e für einen Schiffahrtskanal durchgeführt. Die Sch leuse hat ein Gefälle von 10,80 m, eine lichte Durchfahrtsweite von 2 X 12 m und eine nutzbare K ammerlänge von 72 m. Der zwischen den beiden Kam mern liegende Trenndam m ist gleichfalls 12 m breit. Die K am m erw ände sind aus geram m ten Peiner K astenbohlen 35 M, einer Son derau sfü hru ng zwischen 35 L u nd 35 S, gebildet.

Unterwasser

Ober­

wasser

Lagen b esteh en d e Aussteifung (Abb. 2 a), von denen die obere einen Druck von 50 t und die zw eite eine Beansp ru ch ung von 129 t je Steife aufz unehm en hatte. Die ob ere Steifenlage konnte aus Trägern I P 36 in 3,15 m Abstand g e b ild e t werden, die jew eils an zwei Stellen durch ein­

geram m te Stahlträger I P 30 und durch waagerechte U-Elsen gegen Aus­

knicken nach allen Richtungen gesichert waren. Die zw eite Lage der Aussteifung dagegen w u rd e in Eisenbeton ausgeführt, da sie in der Sohle des H aupte s einbetonie rt w erden m ußte un d somit Walzstahl endgültig verloren g ew esen wäre. Die Steifen erhielten in den äußeren Feldern die A bmess ung 60 X 45 cm und Im Mittelfeld 75 X 45 cm (Abb. 4). Zur Beschleunigung des Baufortschritts w urde schnel lb indender Z em en t ver­

wen det, die Bewehrung w u rd e mit hochwertigem Stahl Marke »Ober­

hütten S p ezial' durchgeführt.

• Abb. 1. Übersichtsplan.

Das Ober- u nd U nte rhaupt mit Segment- u nd H ubto re n sind b eid e in Beton ausgeführt und zwischen S tahlspundw änden geg ründet. Vom G elä nde bis zur B augru bensohle war auf 17 m Tiefe auszuschachten, w ovon die oberen 5 m in einer Baugru be mit Böschungen ausgehoben w urden, der unte re Teil dagegen zwischen S pundw änden abgeschachtet wurde. F ür den B augru benaushub zwischen den Spundw änden und das Betonieren in der Baugrube w ie auch für den Ein- und Ausbau der Bau gru ben au ss teifu ngen w urd en zwei Torkrane von 30 m Spannw eite v erw endet, die auf G erü sten fahrend die Kammern sowie die senkrecht zu diesen lie genden H äupte rbaugruben überspannten.

Abb. 3. Gelen kau sb ild ung.

W ährend allgemein bei derartigen Aussteifungen von Baugruben die Steifen, seien sie aus Holz oder Stahl, stumpf gegen die waagerecht laufenden Gurte stoßen oder sogar biegungsfest mit diesen verb unden w erd en, wurd en bei dies er Schleuse die Stahlsteifen an ihren Enden zugespitzt, so daß G ele nke entstanden. Durch diese A usbildung sollte erreicht werden, daß etwaige Verdrehungen der S pundw ände beim Aushub keine Zusatzbiegespannung in den Steifen hervorriefen und der Steifenquerschnitt also nur zur Aufnahme des Eigengewichts und der waagerechten Seitenkraft des Erddrucks bem essen zu werden brauchte.

D i e W a s s e r h a l t u n g w urd e im wesentlichen durch eine G rund­

w assera bsenkungsanla ge mittels Tiefbrunnen durchgeführt, so daß mit ve rm in derte m Wasserdruck auf die S pundw ände zu rechnen war. Die Brunnen mußten zum Teil in ein zweites, unte r einer durchgehenden Tonschicht liegendes Wasserstockwerk hinunterreichen, das u n ter arte­

sischem Druck stan d un d dadurch die Baugrubensohle gefährdete. Die A bm ess ungen der Baugrube un d die H öhenverhältnisse sind aus Abb. 1 zu ersehen. Infolge der rd. 12 m tiefen Ausschachtung zwischen den Spundw änden w urden besonder s starke Aussteifungen erforderlich.

Die nach Ausschachten der 17 m breiten Baugrube des U n t e r h a u p t e s auf die Spundw ände w irkenden Erddrücke erforderten eine aus zwei

Abb. 4. Betonaussteifung mit Rammträgern.

Die Ausb ildung dieser Gelen ke zeigt Abb. 3. Die V erjüngung an den Enden d er Stahlträger w urd e durch Abschneiden der Flanschen un d Ausschneiden der Stege in einfachster Welse erreicht. Bei den Betonsteifen w urden zur Herstellung unvollkom m ener G ele nke die Rundeisen gekreuzt und zwischen den Stützen und dem Holm je weils dünne, astfreie Holz­

stückchen eingefügt.

Auf sorgfältige Befestigung der Steifen und Sicherung gegen H erab­

fallen w urde besonderes Gew icht ge le g t mit Rücksicht auf den gelenk­

artigen Anschluß der Steifen an die Längsholme, außerdem aber auch im Hinblick auf das Schwinden des Betons, das ein Lösen der unteren H olm e von der Spundw and zur Folg e hatte. Die durch das Schwinden

A bei den Stahlsteifen.

B bei den Eisenbetonsteifen.

a Unterhaupt

Abb. 2. Querschnitt der

b Oberhaupt

ausg estellten Baugruben der Häupter.

390

kon nte eine B ew egung die nen sollte. Um diese Sohle ausführen und die erforderliche Bew ehrung

■MjEiaS''UU«W i ll|P i ~ d er Unters tützungsträger elnbrin gen zu können, m ußten au s den bere its fertig g era m m te n Kammer*

" der Steifen nach un ten Spundw änden Fenster ausg es ch nitten werden. Die so e nts ta ndenen Öff-

¡VJsrejSjU-»» oder oben eintreten. nungen haben eine H öhe von 3,10 m, eine Breite bis zu 2,80 m Eine A bw ärtsbew egung und sind in Abstän den von im Mittel 2,93 m angeordnet.

¿ i ^ m r h ^ h e r v o r0

1 ^

gerufenen Auftrieb des i ~ j |~~j ^ | • j 'P ^ J er ^ ^

hielten nach V olle ndung Die unte n abgeschnittenen Spu n d w än d e von 14,05 m Höhe mußten durch

= m m m m der Baugru ben so hle lie- Abb. 8 zeigt die Aussteifung und die U nterstützung der vier Kammer- ge n d e n Betonfuß. Außer- w än de. Die Aussteifung b esteh t hier aus zwei Lagen, von denen die B s i i M 5Px-iIBL.jMÜB !!iWd d M t t o e g g g ä g S a i dem w u rden, wie aus obere aus H olz au sgeführt w urd e, w ährend bei der unte ren, knapp ü b er

Abb. 5. Ausgesteifte O b e rh a u p tb a u g m b e , Äbb. 2 u. 4 zu ersehen der späteren Kam m ersohle liegenden Aussteifung stählerne I- Träger u nd ist, Schrägsteifen ein- Eisenbeton zur V erw en d u n g gelangten,

gesetzt. Schließlich brachte man auch zur Verh in derung von

Bewegungen in waagere chte r Richtung an vers chie denen Stellen k« —— -30,oo —--- -je- 30,00 - -(

Verstrebungen an (Abb. 7). K\ l \ f \ ^ N N N N N | / V l . g ^ / 1 / ^ ^ ^

In der Baugrube des O b e r h a u p t e s , deren Aushubtiefe 0,80 m P . . . . p ^

meh r beträgt als die des U nte rhauptes und deren Spu n d w än d e k / j!SSS I k I ^rlalkran \ / durch Auflasten stärk er bean sp rucht waren, w urden der statischen 6 ^Baustoffonführ ■ = = = = = ■ p . | | “ ßodmöfuhr \ Berechnung zufolge d r e i Steifenlagen erforderlich, von de n e n K T r j f ^ \ fl | \ \\OroM mgs zwei in Stahl und eine w ieder in Eisenbeton ausgebild et word en ; r i \ \ w » , , \ I l o/fikme I r ' - ’- • sind (Abb. 2b). Auch bei dieser Aussteifung stoßen die Steifen . •..-( r ' /■ ¡'132 '■ ) f se/0- %\ jj geie nkartig gegen die Holme, und auch hier w urden Füße an (i PeinerSp.M3S J ~ f l ? \ einige d e r geram m ten Träger und Schrägsteifen zur Verh in derung f l -zT r \flt)fange6ocf( ¿fl

„ . . . ™ , k t k f l &Me co/so \ rP% \Pon

von B ew egungen ange bra cht. Bel allen waa gere cht liegenden ^ K=jjrHB*c==» v r = f l Eisenbet onbalken wurde die Unterfläche abgeschrägt, um bei dem S Behrpfli <fj|pßwx/-

späteren Einbetonieren eine sa tte U m h ü llu n g zu erreichen. r . - : - . j «und

Bei d e r K a m m e r b a u g r u b e verur sachte eine w ährend der ' _ , , Bauausführung vorgenom m ene Ä nderu ng am Trenndam m nicht nur 12/10 7,m L,l>0

ein e b eso n d ere A usbildung der Aussteifung, sondern machte auch Abb. 8 . T renndam m - und Kammeraussteifung sowie Abfangung der Mittelwände, noch den Einbau zusätzlicher Steifen erforderlich. Ursprünglich war

vorgesehen, den Tre nndam m mit Sand aufzufüllen un d ln den Schleusen- Die von den Steifen aufzunehm enden Drücke ergaben sich aus der kam m ern Betonrippen einzu bauen mit dazw ischenliegendem Wabenpflaster statischen Berechnung in der obere n Lage zu 12 t je Steife, ln der auf einer Kiesbettung. Die Erfahrungen bei einer gleichartigen Schleuse, die un teren Lage dagegen zu 140 t. Zur A b stü tzu n g der äu ßere n Wände bereits früher angefangen word en war, zeigten jedoch, daß bei d en großen gegen das Erdreich w urden in der oberen Lage ausziehbare Steifen

v e r w e n d e t, die au s zwei in*

w ein ande rgeschobenen Eisenrohren

*=? >- ff - - f l— -1- — b e s t a n d e n , die sich gegen Betonfüße mit 1,80 X 1,80 m

' Grundfläch e stützten. Die Enden

der unteren Steifen w urden auch hier geie nkartig ausgebild et. Da

¡-hi <> n > --fl die Eisenbet onsteifen im Trenn- däm m natürlich in Fortse tz ung der

^7-| Stahlsteifen ang e o rd n e t w urd en, Bohrpfäfi/e waren an den Sto ßste lle n keine beiderse itigen Längsh olm e er-

— forderlich. Die Drücke w urden an ' / der A u ßenseite der T renndam m -

" N .T ^ PT |~<V~ Spundwände mit Hilfe kurzer, senkrecht steh en d er I- Träger über­

tragen u n d auf der Innens eite , V --- durch B eto nholm e. Die Kasten- ' s - \ 1 1 / ■< bohlen wurden an der Über- tragungsstelle mit Beton gefüllt,

‘ 64 um ein Ausknicken der Peincr

Abb. 9. Bauvorgang. Bohle nstege zu verh üten.

Abb. 6 . Kammeraussteifung an den Spundwandfenstern

e nts ta ndenen feinen Fugen schlossen sich später allerdings unte r der Einwirkung des Erddrucks wieder vollständig.

Besonderer W ert m ußte auch auf die Sicherung der Aussteifung gegen Bewegungen in lotrechter Richtung ge le g t w erden. Eine V e r­

schiebung der Spundw ände war zwar nicht zu erwarten, wohl aber

W assers tandsunte rschie den in den Kam mern einfach verankerte Tre nn­

w ä n d e nicht g e n ü g e n d standsicher sind und daß w egen der v orhandenen Feinsandschichten eine undurchlässige Sohle zw eckm äßig ist. Man hat sich daher w ährend des Baues entschlossen, eine durchgehende Beto n­

sohle mit G ele nken einzubauen, die auch dem Tre nndam m als Auflager

Jahrgang 1¿ H eit 34

9. A ugust 1940 L e h m a n n , Die Baugrubenaussteifung einer Kanalschieusé

Infolge des nachträglichen Einziehens der Betonsohle un ter dem Trenndamm und des hiermit verbundenen tieferen Ausschachtens dieses Teiles der Baugrube wurden die Gcrüstpfähle der Kranbahn völlig frei­

geschachtet. Da ein Abstützen des Gerü stes auf die Baugrubensohle mit Rücksicht auf den einzubringenden Beton unerwünscht war, wurde die Kranbahn auf die

Baugrubenaussteifung a b ­ gesetzt. Um ' schädliche Einwirkungen dieser Last auf die G esamtaussteifung zu verm eid en, stellte man die Eisenbetonsteifen aus zwei bis drei mit Gelenken gegeneinander stoßenden Stücken her und setzte das Mittefstück auf ein o der zwei Bohrpfähle, wie aus Abb. 7 u. 8 hervorgeht.

Die Bohrpfähle trugen gleichzeitig den größten Teil der Betonsteifen, deren Last den aufgehängten T renndam m w änden nicht meh r z u g e m u te t werd en konnte.

Die bereits erwähnte A u f h ä n g u n g der mitt­

leren Spundw ände war völlig unabhängig von der Aussteifung. Als Tragwerk dienten Holzsteifen von mindestens 42 cm Durchm.,

die sich beid erse its der K am m erw ände gegen hölzerne H olm e abstützten.

Auf den kam m erseitig verlaufe nden Holmen wurden die unten a b ­ geschnittenen Spundbohle n durch angeschweißte Stahlwinkel einzeln abgestützt. Die Schrägsteifen saßen auf der nur teilweise ausg eh oben en Kammersohle un d stütz ten sich hie r gegen Betonplatten, die von S pund­

w änden um geben wurd en, um bei etw aig en Ü bers chw em m ungen der Baugrube ein Unterspülen dieser Platten zu verhindern.

Von der durchgehenden Betonsohle w urd e der un ter dem Trenndamm liegende Teil zuerst ausgeführt. Nach Fertigstellung dieses Teiles konnte die Abstü tzung der S pundw ände beseitigt und die Ausschachtung der noch nicht vollständig ausgehobenen K am m erbaugru ben b e e n d e t werden.

Auf diese Weise war es möglich, die Aussteifung der Tre nndam m bau- grube etw as sparsam er zu b e m e s s e n , als nötig g e ­ wese n w äre, w enn die K am m erbaugruben von vornherein vollständig a u s ­ g ehoben word en whren.

Der A rbeitsvorgang ist aus Abb. 9 ersichtlich.

Da die K am m erb au ­ gruben erst nach F ertig ­ stellung der H äupter a u s ­ gesteift werd en mußten, war es möglich, die aus den H äu pte rbaugruben w ieder­

gew onnenen Steifen noch­

mals zu verw enden. Die K ammerbaugru ben mußten w egen der knap pen Bau­

zeit auf gan ze Länge gle ich­

zeitig ausgesteift w erden, w ähre nd die Abfangung der mittleren beiden Spund­

w ände nur auf die Hälfte der Länge ein geba ut zu w er­

den brauchte. Die Eisen ­ betonteile der Aussteifun­

gen wurd en ein Bestandteil des Bauwerks, w ähre nd die Stahlteile und selbstverständlich auch die Holzteile w ie der au sg ebaut wurd en.

Sowohl der Ein- und Ausbau der Baugrubenaussteifungen als auch der Bau der Schleus e gingen ohne irgendwelche Störung vor sich, was nicht zuletzt auf die gut durchdachte A usbildung der Aussteifungen und Unterstü tzungen zurückzuführen ist. Die Arbeiten wurd en von der Philipp Holzmann AG. ausgeführt.

Abb. 10. Blick vom Oberw as ser auf die Baugruben.

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

Uber die W asserw irtschaft im W arthegau.

Von Regierungs- und Baurat E ric h D o r m a n n , Wasserstraßendirektion Posen.

Erst in den letzten J ahrzehnten ist es den Kulturvölkern von Europa zum Bewußtsein gelangt, daß das Wasser, ihr wichtigster Rohstoff neben dem Boden, nicht m ehr in unbesch rän ktem Umfange zur Verfügung steht.

Es gilt jetzt auch im Deutschen Reich haushälterisch mit diesem w ert­

vollen Stoff um zugehen. Hochwasser und Wassersnot zeigen immer wieder die N otw endigkeit auf, durch einheitliche Behandlung und groß­

zügige Pla nung die dem Wasser innew ohnenden Kräfte zu bän dig en und die volle A usnutz ung des Wasservorrats unter Bewirtschaftung nach nationalsozialistischen Grundsätzen sicherzustellen.

Die Lösung dieser Frage ist äußerst schwierig, da es kaum eine menschliche Tätigkeit gibt, die nicht in irgendeiner le bensnotwendigen Beziehung zum Wasser steht. Wasser ist der Lebensspender für alles Wachstum in der Natur, Insbesondere in der Landwirtschaft. Seit un­

vordenklichen Zelten stellen die Wasserläufe ferner wichtige V erkehrs­

w ege der Völker dar; auch bis auf den heutigen Tag bew ältigen sie noch fast 1/t der G ü terb ew eg u n g im deutschen Raum. Die dem Wasser­

abfluß innew ohnenden Kräfte werden im m er w eitgehender ausgenutzt.

Der Bedarf der Industrie an Brauch- und Kühlwasser wächst ständig.

Dem gesteigerten Lebenshaltungsstandc entsprechend, verm ehrt sich laufend der Verbrauch an Trink- und Wirtschaftswasser und der Anspruch an die Sauberkei t der Gewässer.

Zu den verschiedenen Zeiträumen und bei den jeweils ihre wirtschaft­

lichen Verhältnisse beh err sc henden W eltanschauungen sind die einzelnen Benutzungsarten am Wasser meist sehr verschieden un d ohne viel Rücksichtnahme auf die Mitbenutzer herausgek eh rt worden, ln weiten G e­

bieten des Deutschen Reiches hat ln verg an gener Zeit die zu nehm ende Industrialisierung den Wasservorrat nicht nu r mengenmäßig üb erm äßig In Anspruch genomm en, sondern auch durch die Benutzung die Beschaffenheit des Wassers erheblich verschlechtert.

In manchen Fällen hat die im Rahmen des landwirtschaftlichen W asserbaues vorgenom m ene Entwässer ung und Eindeichung einerseits durch Beschleunigung und anderseits durch Beschränkung und V erengung des Hochwasserabflusses Schaden angcrichtet. Das ist keine neue Er­

kenntnis, sondern je dem Wasserbauer seit langem geläufig. Es empfiehlt sich jedoch, diese Tatsache Immer wieder hervorzukehren, da der Wunsch, Gelände durch Eindeichung oder künstliche Entwässerung in seinem

landwirtschaftlichen Ertrage zu steigern, zur Zeit des Vierjahresplans und ln dem Bestreben der V erbreiterung der Ernährungslage des deutschen Volkes etw as allzu Verlockendes hat. Denn die erw artete Ertrags­

steigerung der einze lnen entwäss erten Flächen wird ln den meisten Fällen eintreten ; und sowohl die Entwurfsbearbeiter wie die Nutznießer werd en voll Stolz jahrela ng auf ihren Erfolg schauen. Wenn dann durch die Häufung derartiger Ausfü hru ngen nach vielen Ja hren am Unterlauf des Gewässers die zusam m engedrängte n Hochwasserspitzen b eängstig ende H öhen erreichen, wird die verhängnisvolle Wirkung der einzelnen Maß­

nahm en kaum noch nachweisbar sein, und man wird vergeblich nach denjenigen suchen, die sich als V erursacher der Hochwass erschäden b e ­ kennen.

So sind häufig sch w erw iegen de Vor- und Nachteile einzelner Vor­

haben gegeneinander abzuwägen. Auch ganze Aufgabenkreise am Wasser widerstreiten denjenigen andere r Benutzungsarteil. In je dem Fall aber kann und muß ein billiger Ausgleich gefu nden werden.

Auch die U nterteilung der G ewäss er In solche, deren Wasserwirtschaft dem Reichs- und Preußischen Minister für Ernährung und Landwirtschaft untersteht, und ln diejenigen, die dem Reichs- und Preußischen Verkehrs­

minister untersteh en (Wasserläufe I. Ordnung), darf einen Ausgleich nicht verhindern. Die Aufteilung der Aufgabenkreise an die zuständigen beid en Verwaltungsstellen ist bei klarer begrifflicher Tre nnung nicht schwierig.

Der Weg ist bereits im Jahre 1937 bei der wasserwirtschaftlichen Tagung in Breslau durch einen Vortrag des Ministerialrats L e o p o l d gew ie se n worden. Dieser unterscheidet zwischen der Flächenwasserwirtschaft an d en kleinen Gewäss ern und der Linienwasserwirtschaft der G roßgew äs ser1).

Die erstere geh t von flächenmäßigen Betrachtungen aus und Ist h au p t­

sächlich auf die landwirtschaftlichen Bedürfnisse ausgerichtet, Sie b e ­ han d elt das Wasser im wesentlichen als Stoff. Sie ist Ang eleg en hei t des Ernähru ngsmin isteriu m s und der nachgeord neten Wasserwirtschaftsstellen.

Die Linienwasserwirtschaft hingegen verfolgt den Abflußvorgang, der sich in den langen Linien der G roßgew ässer vollzieht. Hier spielt neben M enge u nd Wass erspiegelstand des Wassers, die für die Schiffbarkeit, für Be- und Entwässerungen, für die Vorflut un d den Hochwasserschutz

*) Ztrlbl. d. Bauv. 1940, Heft 23, S. 329 bis 337.

3 9 2 D o r m a n n , Über die Wasserwirtschaft im Warthegau Fachschrift f. d. ges. B auingenieurw esen

Abb. I. Ü b erschw em m ung des G elä ndes bei G ozdow an der Warthe.

März 1940.

sow ie für die Wasserkraftausnutzung bestim m end sind, auch die G üte des Wassers, sowohl mit Rücksicht auf die V erw endbarkeit als Trink- und Brauchw asser für die Bevölkerung als auch für gewerbliche und industrielle Nutzung, ein e wichtige Rolle.

Im Verhältnis zu den meisten Flü ssen des Altreichs sind die Flüsse des W arthegaues durch industrielle Anlagen und menschliche Siedlungen verh ältn ism äßig wenig b ela ste te Gewässer. Trotzdem wird es erforder­

lich sein, von vornherein für Sauberh altu ng dieser Vorfluter zu sorgen, um alle Möglichkeiten späterer Entwicklung für die V erw endung des Wassers als Rohstoff, Kraftquelle und Verkehrsträger freizuhalten. Der deu tsche Mensch stellt an den Reinheitszustand des Wassers im G em ein ­ gebrauch schon aus ästhetischen G rü nden w eitg eh e n d e Ansprüche. Er wehrt sich mit Recht gegen eine Verschm utzung des Wasserlaufs, die seinem Sauberkeitsempfinden als Anlieger, als Schiffahrttreibender und als Wassersportler nicht entspricht. Die Zeiten, in denen Einzelpersonen, Gruppen von Menschen oder industrielle W erke und selbst städtische Siedlungen glaubten, das Recht für sich in Anspruch neh m en zu können, den Vorfluter für ihre eigennützigen Zwecke bis zur Grenze des Erträg­

lichen belasten zu können, sind im Zeitalter des Nationalsozialismus end­

gültig vorüber.

Abb. 3. Überströ mung einer Landstraße bei Konin an der Warthe.

März 1940.

Es kann ferner aus ernährungstechnischen G ründen nicht mehr g e ­ stattet werden, daß der Fischerei durch A bw ässer w esentliche Schäden zugefügt w erden; selbst dann nicht, w en n die Verursacher der Schäden berei t sein sollten, durch Entschädigungszahlungen eine angebliche W ieder­

gutm achung herbeizufiihrcn.

Einem jeden Deutsch en kann und soll nach Möglichkeit sein Anteil an den Segnungen der gün stig en S tandortb edingungen am F lu sse zuteil w erden. N ie m and hat jedoch einen Anspruch darauf, diesen Vorteil in einem solchen Umfange auszunutzen, daß für Nachbarn und später k om m ende Geschlechter mengenm äßig , gütem äßig und räumlich keine Möglichkeiten zur Entwicklung m ehr vorh anden sind. Auch die gütige G abe der Natur, durch organische und chemische V org änge einen g e ­ wissen Grad der V erschm utz ung des Wasserlaufs auszugleich en — man spricht von dem Selb streinig ungsverm ögen des Flu sses — ist nicht dazu

Abb. 4. Hochwass er mit stark em Treibeis auf der Warthe bei Posen.

März 1940.

Zukunft einige Räume, die zur Ausbreitu ng des Hochwassers unbedin gt erforderlich sind, für die W in terü berstauung w ieder freizugeben un d sie lediglich mit S om m erd eichen gegen Ü berschw em m ungen w ährend der Wachstumszeit zu schützen. Ferner wird zwecks Ausgleichs der h o h e n und tiefen W ass erstände die Einrichtung von Stauräumen (Talsperren) im obere n Lauf der Flüs se ratsam sein.

Aufgabe der Landespla nung wird es sein, nachdem die en ts prechenden Entwürfe aufg este llt sind, den erforderlichen Raum für ihre Durchführung sicherzustellen; in sbesondere ihn vorsorglich von je der siedlu ngsm äßig en Bebauung freizuhalten.

Auf diese Weise kann noch nachträglich ein leidlicher Gleichgewichts­

zustand zwischen der Natu r der Flüsse un d den künstlichen Eingriffen w ie der herg este llt werden, der V oraussetzung für den Erfolg aller wasser­

wirtschaftlichen Plan ungen an der W arthe un d ihren N ebengewässern ist.

Abb. 2. Ü berflutete S ie dlung westlich von W arthbrücken (Kolo).

März 1940.

bestim mt, einzelnen Personen oder b estim m ten Pers onengruppen zugute zu kommen, sondern dem V olk e den Aufenthalt auf und an dem Wasser erträglich zu gestalten und jeden der vielen Nutznießer des Wassers sich seines gerechten Anteils erfreuen zu lassen. Kurz gesagt: der Fluß ist keine Großklärgrube, mit deren Zustand sich die Natur ebenso wie die menschlichen Benutzer irgendwie abzufinden haben. A bw asser­

reinigungsanlagen gehören auf das Grundstück des Einleiters. Nur technisch mit vertre tbare n Mitteln nicht mehr zu beseitigende Reste an Verschmutzung können dem Vorfluter zur V erd auung im biologischen Selbstreinig ungsvcrmögen üb erlassen werd en.

So w enig wie die Flü sse des W arthegaues bisher mit wenig en Aus­

nahm en industriell u nd siedlungstechnisch bela ste t w urden, so sehr ist aber an ihnen, in sbesondere an dem ehem als russischen Teil, in w asser­

bautechnischer Hinsicht g esündigt w orden. In langer Reihenfolge hat man Niederu ng auf N ie derung eingedeicht und dem Fluß die Möglichkeit der A usbrei tung seiner Hochwässer genom m en. Die Folg en sind nicht ausgeblieben. Bei jedem größeren Hochwasser ha ben sich Deichbrüche ereignet. Auch bei dem diesjährigen Frühjahrshochw asser sind die Deiche zwischen Wartbrücken (Kolo) und Konln gebrochen. Ganze Ortschaften w urden übers chwem mt. Hier wird es erforderlich sein, in

'A Scheitel bei verdrückter V / / Zimmerung .>

fit/,.

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J a h r g a n g 18 H e f t 3 4 .

9 . A u g u s t 1 94 0 W i e d e m a n n , Stahl und Stahlbeton im Tunnel- und Stollenbau o 9 o

A lle R ech te V o rb e h a lte n .

Stahl und Stahlbeton im Tunnel- und Stollenbau.

Von ®r.=3«g. Karl W i e d e m a n n .

Abb. 1. Schönhuter Tunnel.

Freitragender Stahlbogen als Fachwerkträger aufgelöst und einbetoniert.

Die ä l t e r e T unnelb aukunst verw endet als Baustoffe im allgem einen H o l z für den zeitweiligen Ausbau und N a t u r - oder K u n s t s t e i n , selte ner S t a m p f b e t o n , zur dauernden Auskleidung ihrer Bauwerke.

Die V erw en d u n g von S t a h l für diese Zwecke ist auf Ausnahmefälle besch rän kt, die vorw ie ­

gend durch be so ndere geologische Verhältnisse bed in gt sind. Beim Schildvortrieb in sc hw im ­ me ndem G ebirge bei­

spielsweise besteht die zeitweilige u nd die d au­

ernde A usk le idung aus Stahl (Elbtunnel). In Gebirge, das zu Druck und B ew egung neigt (A bbaugebiete des Berg­

baues), hat man stählerne Fachw erk ra hm en ein­

ge b a u t un d diese in das G ew ölbe einbetoniert, um es bieg ungsfester zu g e ­ stalten [SchönhuterTiinnel (Abb. 1), Pragtunnel bei Stuttgart]. Stah lrahm en aus I - T r ä g e r n w urd en In der Druckstrecke d e sSlm plontu nnels zur Abstützung des Richtstollens an Stelle der Türstöcke v e r­

w endet. Beim Vortrieb kleiner Stollen in gebrä chem Gebirge, vornehmlich im Kanalbau, kom ­ men zuw eilen Stahlbogen an Stelle von Holz in A nwendung.

S t a h l b e t o n g e w ö l b e sind fast ausschließlich nur in Amerika gebräuchlich (Abb. 2).

Die R i n g b a u w e i s e und die mit ihr verb u n d e n e neuere Betriebsweise, der Vortrieb mit­

tels „Ringen“, reiht ne ben Holz, Beton und Stein den S t a h l als allgemein gebräuchlichen Bau­

stoff In den Tunnel- und Stollen­

bau ein. Die H olzabstüzungen des zeitweiligen A usbaues der älteren Betriebsweise n (Sparren- und Jochzimmerungen) sind durch Rüstungen in Holz und S t a h l oder Bogen aus W a l z ­

s t a h l ersetzt. Die Traggew ölbe des dauern den A usbaues werden in der Regel aus S t a h l b e t o n hergestellt, da die Rüstungen genügend Bc-

Abb. 2. Eingleisiger Tunnel der Chesapeak and Ohio R. R.

Stahlbetongewölbe, Holzrüstung verloren, schädliche Hohlräume hinter dem Gewölbe.

wegungsfreiheit und Arbeitsraum gew ähre n und somit die Herstellung der Bew ehrung ohne bes ondere Schw ierigkeiten g e s t a tt e n 1).

Die Rüstu ngen unterscheiden zwei in ihrer Grundauffassung ver­

schiedene Anordnungen.

Die eine: Der Berg wird durch einen Bogen aus Formstahl, der in seiner Form der ä u ß e r e n Leibung des Tunnel- oder Stollengew ölbes entspricht, abgestützt. Der Bogen kann dabei so bem essen sein, daß er selbst den G eblrgsdruck aufnimmt (Abb. 3) — in großen Querschnitten beispielsweise als Fachwerkträger aufgelöst — , oder er ist schwächer gehalten un d durch Holz versteift (Rüstung der Kölner Betriebsweise, Abb. 4 u. 5).

Die a n d e re : Der Berg wird auf einen stählernen Bogen abgestützt, der nach der i n n e r e n Leibung des Tunnelgew ölbes geformt ist und gleichzeitig als Lehrbogen für die Betonierung dient. Dieser Bogen wird je nach der G ebirgsbeschaffenheit freitragend b em es sen (Abb. 6 a) oder mit Holz versteift (Abb. 6 b), um das Gewicht der einzelnen Teile in praktisch brauchbaren Grenzen zu halten und die Handlichke it beim Einbau zu gewährleisten. Die äußere Leibung wird durch den „A usb ru ch­

b o g e n “ g e b ild e t, einen zweiten Bogen aus C -E ls e n oder Eisenbahn­

schienen. Dieser Bogen wird durch Holzsprieße oder stähle rn e „Reiter“

(Bauart K u n z ) auf den e ben be sc hrie benen Lehr­

bogen abgestützt. Er ist wesentlich schwächer b e ­ messen und b esteh t aus m ehrere n Tellen, die unter sich durch Laschen oder n ur durch Schrauben ver­

b unden sind.

ln der Praxis wird nun häufig angeregt, die stäh­

le rnen Bogen en tw ed er in Form eines vollkom m enen Stahlausbaues als dauern de V erkleidung der T unnel­

w andung beiz ubehalten oder wenigstens in das tragende Gewölbe mit ein zube ziehen. Die erstere A nre gung entspringt der Gepflogenheit im Bergbau, die Strecken mit Stahl­

bogen verschiedenster Art Abb 4 _ Ausbruchbogen mit H olz versteift, zu verbauen (ein Beispiel

Abb. 7). Die gleichen Stahlbogen w erd en dann an Stelle der genannte n Rüstungen vorgeschlagen, und man glaubt unter V erkennung der An-

*) W i e d e m a n n , Stollenbau, S. 27 ff. und 54 ff. Berlin 1937, Wllh.

Ernst & Sohn.

Kalottenvortrieb in Sand. A usbruchbogen freitragend.

Abb. 5. Ausbruchbogen und Tunnelbleche als verloren einbetoniert.

Abb. 4 u. 5. Rüstung der Kölner Betriebsweise.

394

W i e d e m a n n , Stahl und Stah lbeto n im Tunnel- und Stollenbau Fachschrift i.d. Ees. Bouinnenieurwcsen

ADD. Da. L e n r D o g e n f re itr agen d.

HUfsstollen zur Beschleunigung des Vortriebes ln einer Abzweigung mit stählernen A usbruchbogen an Stelle von Türstöcken.

forderungen des Tunnel- u nd Stollenbaues die in der Grube gebräuchlichen f o r m ä n d e r u n g s f ä h i g e n A usbaute n, wofür sich der Stahlbogen b e ­ sonders eignet, zweckmäßig v erw enden zu können.

L e n k 2) sucht die Zweckmäßigkeit des nachgiebigen, formänderungs­

fähigen Ausbaues für den Tunnelb au nachzuweisen. Er empfiehlt, das zu nächst nachgiebig eingebrachte Tragwerk nach A usbildung eines Gleich­

gewichtszustandes zwischen Ausbau und Gebirge, z. B. durch Verpressen der Quetschfugen, starr auszubilden. Auf diese Welse könnte der Wider­

stand des Gebirges für die Standfestigkeit ausg en utzt werden, was eine leichtere A usbildung des d auernden A usb aues ermöglichen w ürd e. Die A nw endung einer solchen Ausbauart sei deshalb berechtigt, well Gleich­

gewichtsstörungen später, wenn der Ruhezustand nach dem Auffahren her­

gestellt ist, nicht meh r eintreten.

In jü ngste r Zeit ist die Ansicht vertreten worden, daß für stollen­

mäßig ausgeführte Luftschutz- und Lagerräume ein zusa m m ensc hie bbare r Sta hlausb au der g e ­ g e b e n e wäre. Beim Platzen sch w erer Bom­

ben treten b e d e u te n d e Druckkräfte auf, die in ihrer Wirkung auf die Stolle ngew ölb e den v o m Abbau herr ührenden dynamischen Druckkräf­

ten im B erg bau v e r­

glei ch bar sind. Es er­

scheint deshalb erforder­

lich, ihnen mit den in der Grube gebräuch­

lichen und bew ährten Mitteln zu begegnen.

F ür den Bergmann ist ab er der Stahlausbau kein dau ern der , sondern nur ein zeitweiliger. So­

bald eine Strecke ihre Aufgabe erfüllt hat, u n d das kann nach ver- Abb. 6 b. Lehrbogen mit Holz versteift. hältnismäßig kurzer Zelt

K alo ttengew ölbe betoniert. schon d er Fall sein, wird Abb. 6 a u. b. Kalottenvortrieb in Sand. der Stald wieder »ge;

Rüstung in H olz u nd Stahl (Bauart K u n z ). La u b t ‘ ' dl h '

Er muß deshalb auch bei starker Verdrückung leicht auszubauen sein. Nach dem Ausbau werden die Bogen ausgerichtet und stehen zum erneuten Einbau zur Verfügung.

Der Stahl ist also nicht verloren, sonder n wird w ieder verw en det. Durch die mehrfache Etnbaumöglichkeit ergibt sich die Wirtschaftlichkeit, ähn­

lich wie dies bei den Rüstungen der Ringbauweise der Fall Ist.

Die Nachgiebigkeit oder G ele nkig keit ist eine ge ra d e vom B e rg b a u 3) gestellte F orderung, die mit der Erfahrung begründet w ird, daß

2) L e n k , Der Ausgleich des Gebirgsdruckcs in großen Teufen beim Berg- u nd T unnelb au, S. 21. Berlin 1931, Jul. Springer.

3) W ü r k e r , Strecken au sb au mit Stahl, S. 8 u. 9. Berlin 1935, Wlih.

Ernst & Sohn. Abb. 7 bis 9 sind dort entn om m en.

die durch den A bbau hervorgerufenen, durch die b ew eg ten Massen im Gebirge a usgeübten d y n a m i s c h e n Druckkräfte so groß sind, daß sie je d e n s t a r r e n Einbau, der noch w i r t s c h a f t l i c h e A b m e s s u n g e n h a t , zerstören. D er dyn am ische Geblrgsdruck wirkt jedoch nicht dauernd, sondern nur so lange, bis die natürliche V erspannung des Berges w ie der einget reten ist. Er nim m t ab, sobald das G ebirge eine gewisse Verschiebung gemacht h a t 4). Innerhalb der W irkungsdauer w erd en die Gesteinsmas sen von allen Seiten in den Hohlraum des Stollens ge­

schoben. Die Nachgiebigkeit des Baues hat den Zweck, dem Herein ­ quellen des Berges unte r möglichster Beibehaltu ng der Querschnittsform zu folgen und unte r E ntg egensetz en eines gewissen Wid er standes , rascher die natürliche G ewölbebildung um den Stollen herum hervorzurufen (Abb. 8). Das wesentliche ist, daß der Bogen so lange nachgeben kann, bis sich das natürliche G ew ölbe gebildet hat, der Druck also aufhört.

Abb.

Der Rahmen der Abb. 7 nach zwölfwöchentlicher Standdauer, unter Einwirkung des A bbaudru ckes zusam m engedrückt.

Ist die Nachgiebigkeit vorher erschöpft, der Bogen somit starr geworden, so treten beträchtliche Verformungen ein, da das Widerstandsm om en t der Bogen aus G rü n d en der Kostenersparnis gering ist. Um Brüche zu vermeiden, wird nicht so se hr auf die Druckfestigkeit als auf die Zähig­

ke it des Stahls Wert gelegt. Hierdurch soll der vollkom m ene Einsturz einer Strecke hintangehalten und die Befahrbarkeit g ew ährle istet w erden (Abb. 9).

Es w ü rd e zu w eit führen, diese im Bergbau gebräuchlichen Ü ber­

le gungen w eiter zu verfolgen. Sie b e ru h e n alle auf dem G rundgedanken des dynamischen G ebirgsdruckes und darauf, daß es sich nur um einen

4) Handb. f. Eisenbetonbau, 4. Aufl., XII. Bd., S. 260, II. Berlin 1937, Wilh. Ernst & Sohn.

Jahrgang 18 Heft 34

9. A ugust 1940 W i e d e m a n n , Stahl und Stahlbeton im Tunnel- und Stollenbau

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zeitweiligen Ausbau handelt, der Mittel zum Zweck ist u nd deshalb möglichst billig sein m u ß 6). Den statischen Anforderungen werd en daher sehr weite Grenzen gesteckt. Der Sicherheitsgrad richtet sich nach der mut maßlichen Dauer der Verwendung. Man hat keine Bedenken, den Baustoff bis zur Bruchfestigkeit zu beanspruchen, um entsprechend schwache A bmess ungen verw en den zu können. Risse und Formänderungen der Bauglieder w erden dabei in Kauf genommen.

Abb. 9. Verformte Stahlbogen.

Mit einem Ingenieurbauwerk, wie esd erTu n n el oder auch der Luftschutz­

raum darstellt, ist aber der Begriff des Dauernden verb unden. Eine A us­

kle idung aus Stahl hat geringe Lebensdauer, da die Einflüsse der chemisch wirksamen Stoffe der Wetter und der Rauchgase, besonders in der feuchten Tunnelluft, den Stahl zersetzen und seine Tragfähigkeit zerstören. Die Unte r­

haltung der Tragwerke ist daher schwierig und kostspielig. Wo sie als b e ­ so nder e Hilfsmittel V erw endung fanden, hat man sie fast durchw eg mit Beton u m m an telt oder in ein regelrechtes G ew ölbe einbetoniert, um dem V er­

rosten vorzubeugen. Da eine m ehrm alig e V erw endung des Stahls wie beim Streckenausb au nicht möglich ist, wird infolge der hohen G este hungs­

kosten des Tunnels die Unzweckmäßigkeit der Stahiauskleidung noch erhöht. Sic komm t deshal b als dauernde Ausk leidung eines Tunnels oder Stollens, von den in der Einleitung erwähnten Ausnahmefällen ab­

gese hen, nicht in Frage.

Auch die nachgiebige Ausführu ng der Auskleidung, wie sie im berg ­ männischen Sto lle nbau üblich ist, kom m t im Tunnelb au nicht in Betracht, weil hierzu die V oraussetzung des dynam ischen, zeitweise übermäßigen G ebirgsdruckes fehlt ( W ü r k e r , Fall III). Wo dieser auftritt, beru ht er auf einem Mangel der A u s führung“). Um den geschaffenen Hohlraum bildet sich lediglich die Entspannungszone, von der aus Druckkräfte auf den zeitweiligen oder dauernden Ausbau ausgeübt werd en. Die Größe dieser Druckkräfte ist von der Nachgiebigkeit und Formänderungsfähigkeit des A usbaues abhängig. Die Entspannung und damit der Druck kann durch rasches Einbringen ein er u n n a c h g i e b i g e n Abstützung verhindert oder aufgehalten werden. J e rascher z. B. die M auerung mit satt an­

liegendem Mauerwerk (am besten mit Stampfbeton) ausgeführt wird, um so schwächer kann sie sein, um die Entspannung zu verhindern.

Ein nachgiebiger Ausbau würde gera de das G egenteil zur Folge haben. Die Entspannung würde mit dem Nachgeben wachsen, der Druck würde sich im mer meh r vergrößern, eine Erfahrung, die durch die Nach­

giebigkeit der Holzzimmerung des zeitweiligen Ausbaues der älteren Betriebsweisen und die dadurch verursachten Firstbrüche reichlich b e ­ wiesen ist. Der dynamische Gebirgsdruck hört, wie bereits erwähnt, auf, sobald das G ebirge seine natürliche Verspannung w ieder erhalten und die B ew egung der Massen aufgehört hat. Die Entspannung dauert aber an, solange ihr kein wirksamer Widerstand entgegengese tz t wird.

Ein nachgiebiger Ausbau würde also die Vorteile der Ringbauwelse und ihrer Rüstungen, die gera de in der äußerst geringen Zusamm endrückbarkeit besteh en , zunicht e machen und die Nachteile und Schwierigkeiten, die infolge der beträchtlichen Nachgiebigkeit und Zusammendrückbarkeit der Holzrüstungen auftreten, ern eut ents te hen lassen. Der Tunnel oder Stollen ist nach seiner Fertigstellung keinerlei zusätzlichen Gebirgsdruck- ers chelnungen meh r ausgesetzt, da der Berg in Ruhe bleibt, im G egen­

satz zum Bergbau, wo er infolge des Abbau es ständig in Bew egung Ist.

Für den Bau und Bestand von Luftschutz- u nd ähnlichen Räumen gelten die gleichen Gesichtspunkte. Bei Beschießung können dagegen zusätzliche Druckkräfte auftreten. Diese gleichen aber nicht dem be-

5) W ü r k e r , Streck en au sb au mit Stahl, S. 8, II, Fall III. Berlin 1935, Wllh. Ernst & Sohn. Abb. 7 bis 9 sind dort entnom men.

e) W i e d e m a n n , N euere Anw en dung der Unterfangungsbauw eise im Tunnel- und Stollenbau, S. 18. Berlin 1940, Wilh. Ernst & Sohn.

sprochenen dynamischen Gebirgsdruck. Eine in das G ebirge einged rungen e Bombe löst, wen n sie platzt, wohl eine Druckwelle (Erschütterung).aus, jedoch keine Fortbew egung der Massen; sie lockert aber gleichzeitig das Gebirge, so daß ein der Druckwelle n achgebender Ausb au nachträglich den Druck der nachsinkenden, gelockerten Massen aufz unehm en hat.

In tiefliegenden Stollen w erd en diese Erschütterungen entw eder gar nicht oder nur sehr wenig w ahrn ehm bar sein. Stollen in geringerer Tiefe unte r der Geländeoberfläche, in der die platzende Bombe merkliche Druckkräfte auslöst, bedürfen vor allem des Schutzes des darüberliegenden g e w a c h s e n e n Bodens, um das Eindringen der Bomben in den Boden möglichst zu erschweren. Es wird deshal b beim Bau besonder s darauf Bedacht zu neh m en sein, das G ebirge n i c h t aufzulockern. Ein nach­

giebiger Ausbau, selbst wen n er erst nach dem Auffahren des Stollens eingebaut wird, begünstig t die Ausb ildung der Entspannungs zone, d. h. der Auflockerung des Bodens, die sich im Laufe der Zelt bis an die G e lä n d e ­ oberfläche fortsetzt. Dadurch vergrößert sich der Druck, und ein bew eg­

licher Stahlbogen beispielsweise wird allmählich zusam mengeschoben, bis er schließlich auch als starres Gebilde anzusprechen ist.' Wird die Nach­

gie bigkeit nicht schon durch den Erddruck erschöpft, so w erden die ersten tiefer in das gelockerte Erdreich ein drin genden Bomben die s er­

reichen. Es müssen also die Bogen von vorn her ein so stark bemesse n werden, daß sie auch im starren Zustan de im stande sind, weiteren Ein­

wirkungen noch standzuhalten. Da der Luftschutzraum Mensch en leben sichern soll, werden die statischen F orderungen des Ingenieurbaues ohne Einschränkung anzuw enden sein. Damit sind aber die Vorteile, die in der G ru be zu dem nachgiebigen Ausbau führen, nicht mehr gegeben.

Die nachgiebigen Auskleidungen werden g e g e n ü b e r massiven Gew ölben teu er un d unwirtschaftlich.

Zusamm en fassend ergibt sich der Schluß, daß die formänderungsfähige V erkleidung für den Ingenieurbau unter Tage nicht die Vorteile bringt, wie in der Grube, da die Vorau sset zu ngen andere sind. Sie wird niemals zu einer wirtschaftlichen Notwendigkeit, hinter der die Ausführung eines nach den Regeln der Statik entworfenen starren G ewölbes zurückstehen muß. Auch die baulichen Vorteile zusam m enschie bbare r Stahlrahm en können diese N otw endigkeit nicht erbringen. Es gilt auch h eute noch, was R o t h p l e t z im Febru ar 1918 in der Schweizer Bauzeitung in seinem Aufsatz .W oran leiden unsere Eisenbahntunnel, wie kann abgeholfen, wie vorgebeugt w e r d e n ? “ geschrieben hat: .D e r Tunnelb au ist aus dem Bergbau hervorgegangen. Berg- und Tunnelb au sind aber trotz der Verwandtschaft g r u n d v e r s c h i e d e n e Zweige unserer technischen Wissen­

schaften. Es haftet he u te noch etwas zuviel vom Bergbau an unserem T u n n e lb a u .“

Nachdem nun vers ucht w urd e aufzuzeigen, daß die Beibehaltung der stählernen Ringe der Ringbauweise als dau ern d e Auskleidung eines Tunnels oder Stollens nicht vorteilhaft ist und eine Angleichung der Bau­

art dieser Ringe an den formänderungsfähigen Stahlau sb au der Strecken in der Grube dem Wesen des Tunnelbau es entg eg ensteh t, ist es klar, daß es keinen Sinn hätte, eine Betriebsweise oder Bauart einer Rüstung für Stahlauskleidung zu entwickeln. Es wird deshalb die zw eite Frage zu untersuchen sein, ob die stählerne n Bogen der V ortriebsr üstung der Ringbauw eise vorteilhaft mit in das Tragwerk der dauern den V erkleidung einbezogen w erden können oder sollen.

In Abb. 10 bis 16 ist zu diesem Zwecke ein Klein bah ntunnel dar­

gestellt, der in lockerem, druckhaftem G ebirge in Unterfan gungsb au wei se mittels Vortrieb der Kalotte In Ringbauweise ausg ef ührt worden Ist (Abb. 10). Der Berg ist auf den Lehrbogen abgestützt, die A usbruch­

bogen b estehen aus C IO . Abb. 11 zeigt die Möglichkeit der Ausführung des gleichen Tunnels im Vollausschnitt mittels einer Rüstung aus Pokal­

elsen, bei der der Berg auf den A usbruchbogen abgestütz t ist. Die ein­

gezeichnete Stützlinie entspricht der Belastung, die das G ew ölbe durch die mögliche E ntspannung des anstehenden Gebirges erfährt.

An diesem praktischen Beispiel soll nun die g estellte Frage b e ­ sprochen werden. F ür die Beantw ortung ist ohne weiteres klar, daß von den Rüstungen nur die ä u ß e r e n Bogen, die A usbruchbogen, in Betracht komm en — bei frei tragenden Bogen ohne Holzaussteifung natürlich das ganze Stahlwerk, ähnlich wie In dem eingangs erw ähnten Schönhuter oder Prag-Tunnel (Abb. 1) — , und daß das G ew ö lb e in B e t o n ausgeführt w erd en muß.

Wie ist nun das durch das Einbetonie re n der Ausbru ch bogen ent­

stehende B e t o n s t a h l g e w ö l b e zu b e w e rte n ? Es ist als V erbundkörper aufzufassen und daher nach den Regeln des Elsenbetonbaues zu b e ­ u r t e il e n 7). Im Que rschnitt zeigt sich, daß im Scheitel der Ausbruchbogen in der Druckzone liegt, also als Bewehr ung ungünstig, im Widerlager dag egen in der Zugzone (Abb. 10 u. 11). Die Längsschnitte (Abb. 12 u. 13) lassen erkennen, daß auf jed en Fall eine zusätzliche Bew ehrung aus Rundstah l notw endig ist. Das bloße Einbetonlercn der Bogen erh öht die

7) Bestimmungen des Deutschen Ausschusses für Eisenbeton 1932, Teil A. Beton-Kalender 1938, S. 349 ff., oder H ütte, 26. Aufl., III. Bd., S. 169ff. Berlin 1936, Wilh. Ernst & Sohn.

396

■Reiter

B etonM ötzchen ■um gepfändet

i k , A usbruchbogen

| k L ein b eto n iert S tiiiziin ie

A usbruchbogen

%' ein b eto n iert

Schnitt a - b

um gepfändet

i • u i j l l :— l I s a J — v r —r 1- Abb. 11. Der Tunnel der Abb. 10, G ebirge

auf den A usb ru chbogen abgestüzt.

Schnitt durch den Scheitet Schnitt durch den Kämpfer

I 4' £

- r ‘ i ’ ' 1 . •" . \ ^ 1 '!» . . . .1 . rr-t ■ .»1

Abb. 12. Längsschnitte durch das doppelt bew eh rte G ew ölbe des Tunnels der Abb. 10.

Scheitel: Fe ■ 24 cm2/m, 28,8 cm2/l,2 0 m ~ 8 0 22 Fe’ = 18 cm2/m, 21,6, cm’/] ,20 m ~ C 10 + 7 0 14 Kämpfer: Fe == 22 cm2/ni, 26,4 cm2/l,2 0 m ~ C 10 -f 8 0 15

Fcr — 21 cm2/m , 25,2 cm2/l,2 0 m ~ 8 0 20. .

Schnitt durch den Kämpfer Schnitt durch den Scheitet

Abb. 13. Längsschnitte durch das doppelt b e w e h rte G ew ö lb e des T unnels der Abb. 11.

Scheitel: Fe = 2 4 cm’/m , 2 8 3 cm=/l,20 m ~ 8 0 22

Fer — 18 cm?/m , 21,6 cm2/ 1.20 m ^ Pokaleisen + 7 0 12 Kämpfer: Fe — 22 cm2/m , 26,4 cm2/l,2 0 in ^ Pokaleisen -f 7 0 12

Fcf — 21 cm2/m, 25,2 cm2/l,2 0 m ~ 8 0 20.

10) K o m m e r e i l , Statische Bere chnungen von Tunnelmauerwerk, Berlin 1912, Wilh. Ernst & Sohn.

Tragfähigkeit des G ew ölbes nur unw esentlich. Die Bedin gung des § 3, Abs. 3, der Bestimm ungen, daß die Steghöhe der Walzträger nur einen geringen Teil der Querschnittshöhe ausmachen soll, ist erfüllt. Die Bogen können wie schlaffe Elseneinlagen b e h a n d e lt w e r d e n 8). Eine Verringerung des Betonquerschnitts ist nur bis zu einer gew issen Grenze möglich, da sons t die Voraussetzungen der V erbundw irk ung nicht meh r gegeben sind, die Bogen also ohne Rücksicht auf die Tragfähigkeit des Betons für den vollen Gebirgsdruck allein zu berechnen wären, ln diesem Falle wäre außerdem eine Bewehrung der Zwischenfelder nach Art d e r Platten­

b ew eh ru n g mit d en Ringen als Auflager notwendig.

Um die Eig enart des Eisenbetons zu wahren und eine möglichst gleichmäßige Kraftübertragung zu gew ährleisten, darf der Abstand der

K o r n m e r e l l 10) mit h = 20 m und <p = 3 0 ° angenom m en. Vorausgesetzt ist, daß die eben erläuterten Vorschriften der Bestimm ungen für Eisen­

beto nbau erfüllt sind, so daß die Stahlrahm en v o l l g ü l t i g in die Be­

w eh ru n g und in das Tragwerk ein bez ogen w erd en können.

Als Mindestdicke ist im Scheitel 30 cm gew ählt, um einerseits die Bestimmung zu erfüllen, daß der Profilstahl nur einen geringen Teil der Querschnittshöhe ausmachen soll, anderseits die Ford erungen der prak­

tischen Ausführung zu berücksichtigen. Zu geringe Gewölbedicke macht das sachgemäße Einbringen un d Stampfen des Betons, noch dazu bei doppelter Bewehrung, unmöglich. F ür die Kämpfer ergibt sich eine Dicke von 55 cm. Die Sohle ist 60 cm dick, um gen ü g en d Steifigkeit zur Ent­

lastung des Scheitels zu haben.

Jahrgang 18 H eft 34

9. A ugust 1940 W i e d e m a n n , Stahl und Stahlbeton im Tunnel- und Stollenbau

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Am unwirtschaftlichsten erscheint das Einbetonieren freitragender Stah l­

rahmen.

Die aufgeworfene Frage kann also dahin beantw ortet werd en, daß es keinen wirtschaftlichen und im allgem einen auch keinen b au­

technischen Vorteil bringt, die Stahlbogen der Vortriebsrüstungen der Ringbauweise in das Traggewölbe eines Tunnels oder Stollens mit einzu­

betonieren. Die größtmögliche statische A usnutz ung des Eisenquer­

schnitts der Bogen b edingt zwar eine V erm inderu ng der Gew ölbedicke und damit eine Ersparnis an Ausbruch und Beton, sie erhöht aber den Stahlverbrauch für die entspre chend den schwächeren A bm ess ungen stärker zu ha ltende Bewehrung (doppelte Bewehrung).

Das Ein bezi eh en der Stahlbogen in die Bewehrung nach den Vor­

schriften des E isenbetonbaues ist in der praktischen Ausfü hru ng u m ­ ständlich und zeitraubend. Es behin dert und v erteuert die Arbeit. Das

H erausnehm en hat sich, besonders bei der Rüstung, die die Lehrbogen zur Ab­

stütz ung des Berges verw endet, als ein­

fach und zweckm äßig erwiesen. Es ist selbst in lockerem G e b ir g e , das zu rascher Entspannung neigt, ohne Gefahr möglich und erprobt (Abb. 15). Bei rund 40 km Tunnel und Stollen, deren Aus­

führung mir mit der Rüstung in Holz und Eisen (Bauart Kunz) bekannt ist, war es

Schnitt a - b Schnitt c - d kaum notwendig,

Scheitet Kämpfer eine Tonne Stahl der

Rüstung mit einzu­

betonieren.

J Be* Rüstungen,

h / “ TZ "i ' die das G ebirge auf

Spickeisen , j en Ausbruchbogen

Abb. 16. Verstärktes G ew ölbe des Tunnels der abstützen, hat man Abb. 10 u. 11, einfach b e w e h rt, Ausbruchbogen ebenfalls versucht, herau sgen omm en . Wirtschaftlichste Ausführung. Verfahren zu erpro-

Scbeitei: ben, die das Heraus-

/ > = 19.4 cm*/,,,; 23,3 cm’/ u o m ~ 5 0 25. nehmen der Bogen

Kämpfer: °

Fp — 13,7 cm2/m ; 16,4 cm2/!,20 m ~ 5 0 22. erm O gllC H en .

Die Zweckmäßigkeit einer solchen Betriebsweise muß aber hinter der eben beschriebenen zurückstehen.

Wenn Bogen einzu beto nieren sind, wird es sich meistens um k u r z e Strecken in schwierigem Gebirge handeln, wo der Verlust der Rüstung durch den bautechnischen Vorteil der Sicherheit der Bauausführung weitestg ehend aufgewogen wird. In sehr kleinen Querschnitten, bei denen die Bogen schwach ge halten und aus billigen Altstoffen hergestellt w erden können, wie es im Kanal- und Wasserleitungsbau üblich Ist, kann es zweckmäßig sein, sie als verloren einzubetonieren. Die Bogen stützen freitragend als Ausbruchbogen das G ebirge und geben dadurch den vollen Lichtraum für die

Arbeit frei, was den Vortrieb wesentlich erleichtert un d wirt­

schaftlicher gestaltet.

Das Schaubild (Abb. 14) führt schließ­

lich neben den an- gestellte n Betrachtun­

gen noch zu der Fest­

stellung, daß die w i r t ­ s c h a f t l i c h s t e A us­

führung eines Tunnel­

oder Stollengewölbes ein S t a h l b e t o n ­ g e w ö l b e mit e i n ­ f a c h e r B ew ehrung in Scheitel und Kämpfer bei entsprechender

Wahl der G ewölbe- Einfache Bew ehrung der Kämpfer, dicke ist (Abb. 16). Im V ord erg rü nde Spickeisen.

Bei den angenom m enen Gew ölbedicken errechnet sich für alle Q uer­

schnitte d o p p e l t e Bewehrung, im Scheitel Fe = 2 4 c m 2, F y = 1 8 c m 2;

im Kämpfer 7^ = 22 cm 2, F f = 21 cm 2; insgesamt für 1 m Tunnel rund 700 kg Rundstahl. Fe + F f ist nach den Bemessungstafeln von M ö r s c h 11) als Mindestquer schnitt berechnet.

Es ist also möglich, die Ausbruchbogen der K unzschen Rüstung C 10 mit Fe = 13,5 cm2 nahezu mit ihrem vollen Gewicht in die Bewehrung einzube ziehen u nd somit an Rundstahl etwa 70 kg für 1 m Tunnel zu sparen. Das Pokaleisen der Rüstung in Abb. 13 mit F c = 2 5 , 4 c m 2 kann nur etwa mit 50°/o seines Gewichts als Bewehrung g ew ertet werden, da der Ringabstand von 1,20 m noch einen Teil des errechneten Stahl­

querschnitts zur Bew ehrung des Zwischenfeldes erfordert (s. Schnitte).

Die Ersparnis an Rundstahl ist. etwa 120 kg für 1 m Tunnel.

Bel Vergrößerung der Gewölbedicke im Scheitel und Kämpfer um 20 cm err echnet sich im Scheitel Fe = 19,4 cm 2, F f — 0; im Kämpfer Fe = 13,7 cm 2, F f = 0; insgesam t für 1 m Tunnel 430 kg Rundstahl.

Die Dicke der Sohle kann zweckm äßig auf 40 cm verringert werden.

Der M ehrausb ru ch un d Mehr verbrauch an Beton beträgt für I m 1,8 m3 (Abb. 16).

Bei Einbet onieren der Ausbru ch bogen c 10 wird der Scheitel doppelt bew eh rt. Daraus ergibt sich: Fe = 14 cm2, Fe + F f = 14 + 13,5

= 27,5 cm2 mit <iel<fb — 1800/60. Es ist also möglich, die Rundstahl­

be w ehrung schw ächer zu halten, der G esam tstahlverbrauch erfährt aber eine Erhöhung.

Trägt man nun die A bm essungen der G e ­ w ölb e, b ezeichnet durch die Dicke in Scheitel, Kämpfer un d Sohle, als Abszissen an u nd den dazugeh örigen Ausbruch und Beton als Ordlna- ten und addie rt hierzu den erforderlichen Rund­

stahl und Formstahl (C 10 oder Pokaleisen), so erhält man etw a das in Abb. 14 darg es tellte Bild ü ber die Wirtschaft­

lichkeit des Ein beto­

nierens der A usb ru ch­

bogen und die

30/55/60 60/85/00

a — Kosten für Ausbruch und Beton.

b = „ „ Rundstalilbewehrung.

c — „ * Ausbruchbogen C 10.

d - „ „ Ausbruchbogen aus Pokaleisen.

e — „ „ f ü r freitragende Bogen.

/ — Ersparnis an Rundstahl durch Einbetonieren von Stahlbogen,

min (a - f b) = wirtschaftlichstes Gewölbe 50! 75IVO G ewölbedicke (S ch eitel, Käm pfer, Sohle)

Abb. 14.

hier- Zeichnerische D arstellung der Kosten für 1 m durchgegebeneM öglich- Tunnel bei veränderlicher Dicke des Traggewölbes keit, die Bewehrung oder ln mildem Gebirge. Sta hlbeto ngew ölb e mit M auerung schw ächer zu un d ohne Einbeziehung der Ausbruchbogen, halten. Um die V er­

änderlichkeit zu berü ck ­ sichtigen, die bei der Ausführung des Baues infolge der Erschw er­

nisse der doppelten Bew ehrung und der

K oste nerhöhung für schwächere G ew ölbe eintritt, wurd en als Maßstab für die Ord in aten die G estehungskosten für 1 m Tunnel gewählt.

Wenn auch der angegebene Preis nur für einen be stim mten Fall, also nicht allgem ein, gültig ist, so w erden die Linien Ihren Verlauf im mer hin beibchalten, auch wenn Infolge verä nderte r Grundlagen die

Preise sich ändern.

Die Linien lassen er kennen, daß das Ein­

beto niere n der A us­

bruch bogen selbst bei der möglichen V er­

m inderu ng der G e ­ wölbedicke und der bestmöglichen Anrech­

nu n g des Eisenquer­

schnitts der Bogen auf die Bewehrung stets einen Mehrauf­

wand und deshalb Mehrkosten erfordert.

Abb. 15. Ausbru ch bogen herausgenomm en, zum Betonieren ungepfändet (Sandboden).

Lehrbogen freitragend.

u ) M ö r s c h , B e­

messungstafeln für das Entwerfen von Eisen­

beto nbauten. Stutt­

gart 1938. Verlag Kon- rad Wittwer.