11. Jahrgang
137
DIE BAUTECHNIK
BERLIN, 24. Marz 1933 Heft 12
A lle R ech te v o rb e h a lte n .
E lektrischer A ntrieb der S ch lep p zu g sch leu se bei D órverd en.
Von Regierungs- und Baurat E. F o ss, Hannover.
W ahrend heute selbst an nicht besonders verkehrsreichen W asser- strafien ein elektrischer A ntrieb der S chleusenverschlusse gleich bel der P ianung vorgesehen w ird, hat man vor nicht allzu langer Zeit sogar an H auptw asserstrafien Schleusenanlagen gebaut, dereń Verschliłsse von Hand betrieben w urden, obw ohl an ihnen oder ln Ihrer unm ittelbaren N ahe elektrische A rbeit fiir den A ntrieb zur V erfiigung stand. So b estehen auch im Berelch der W asserstrafiendirektion H annover die Schleppzugschleuse an der W eser bei DOrverden und die Schleusen O sn ab r^ck -H aste und O snabrttck-H ollage an dem vom Em s-W eser-K anal abgehenden O snabriicker Zw eigkanal, bei denen bei der Inbetriebnahm e die Schleusenverschlusse ganz oder zum Teil von Hand betrieben w urden, w eil es w irtschaftlicher erschien, laufend d ie Lóhne fiir Schleusenarbeiter aufzuw enden, ais beim Bau der A nlagen die hOheren K osten fiir die elektrische A usriistung aufzuw enden.
Die nach B eendigung des K rieges infolge des inzwlschen gesteigerten V erkehrs auf den genannten W asserstraBen erneut angestellten Wirt- schaftlichkeitsberechnungen ergaben, daB w egen der einerseits erhóhten A rbeitslóhne und anderseits w egen der in V erblndung mit dem w eiteren A usbau der elektrischen O berlandleitungen elngetretenen ErmaBigung des elektrischen Strom preises es fiir die Bauverw altung giinstiger war, w enn noch nachtraglich an S telle des H andantrlebes elektrischer A ntrieb ein- geb au t w urde.
D ieser U m bau ist in den letzten Jah ren durchgefiihrt w orden und soli zunachst fiir die Schleuse D órverden kurz beschrieben w erden. Spater soli eine Beschreibung des U m baues fiir die Schleuse Osnabriick-H aste und O snabriick-H ollage folgen.
1. A l l g e m e i n e s .
Die in den Jahren 1909 und 1910 neben der Stauanlage bel D órverden in km 309 der W eser erbaute und am 1. April 1912 in B etrieb ge- nom m ene Zw ei-K am m er-Schleppzugschleuse hat 350 m ganze N utziange, und zw ar betragt die N utziange der groBen K am m er 259,75 m, die der kleinen Kam m er 85,0 m. Die N utzbreite betragt 12,50 m. U nter-, M ittel- und O berhaupt sind m it Stem m toren ausgeriistet. Die Umlaufschiitze sind Rollkeilschiitze I).
Die A ntriebe der Schleusenverschltisse w urden von H and betrieben.
D iese B etriebsw eise geniigte zunachst den A nforderungen, filhrte aber b ei dem , vom Jahre 1923 ab einsetzenden starkeren V erkehr (Abb. 1) sehr oft zu U nzutraglichkeiten und infolge der iibermafiig langen D auer der Schleusungen zu Stórungen des Schiffahrtbetriebes.
Die giinstige Lage der Schleppzug
schleuse zu dem W asser- und Dampf- kraftw erk D órverden ległe schon lange den G edanken n ah e, den H andantrleb der S chleusentore und der Schutze durch elektrischen A ntrieb zu ersetzen.
Er konnte aber erst ernstlich In Er- w agung gezogen w erd en , nachdem die V ertrage zw ischen Reich und PreuBen betreffs O bergang der V erkehrsw asser- straBen auf das Reich geschlossen w aren, w obei gleichzeitig vereinbart w urde, daB von dem bei PreuBen bleibenden Kraft
werk D órverden elektrische A rbeit fiir
Licht und Kraft an die Reichsw asserstrafienverw altung fiir den Betrieb der Schleusenanlage kostenlos abzu- g eben ist.
2. D e r H a n d a n t r i e b d e r S c h l e u s e n v e r s c h l i i s s e . Die Tore und Schutze der Schleuse w urden durch M enschenkraft m ittels G angspills (D rehteller mit Hand- spaken, s. Abb. 2 bis 4) angetrieben. Die sehr erheb- Iichen W iderstande, die besonders bei der Bewegung der U m laufschiitztafeln auftraten, m achten eine Ver- doppelung der S chleusenbedienung erforderlich. A ber
auch sonst brachte der H andantrieb w esentliche N achteile m it sich, die ihn unw irtschaftlich w erden llefien.
1. Die A usgaben an LOhnen fiir die zur B etatlgung der Schutze erforderlichen vier A rbeiter w aren recht hoch.
Abb. 1. D arstellung des Schiffsdurchganges In Ladungstonnen in den Jahren 1913 bis 1930.
2. Trotz der hohen A rbeiterzahl konnten die Schiitze nur nach- einander b ed ien t w erden und bedingten durch die erforderliche Ó ffnungszeit von 16 bis 18 min eine betrachtllche Lange der Schleusungszeit.
3. Der H andantrieb ist besonders bel ungiinstigen W itterungsverhait- nlssen — Schnee und Eis — recht schwierig.
A lle diese Schw ierigkeiten w erden durch den elektrischen Antrieb behoben.
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') Die S tauanlage ist beschrieben im Ztrlbl. d.
Bauv. 1914, S. 233, 644 u. 654.
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Abb. 2 bis 4. G angspillantriebe der Tore und Schutze.
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DIE BAUTECHNI K F a c h s c h r i f t f. d . g e s . B a u l n g e n l e u r w e s c n
F o s s , E lektrischer A ntrieb d er Schleppzugschleuse bel D órverden
unbedingt nachgeben mufi, da sonst Z erstórungen un- Am ht in verm eidlich sind.
j Pfeilrichtung M otor und die
^ Schneckenw elle sind durch
j eine elastische K upplung
verbunden. Die eine H alfte der K upplung ist ais B rem sscheibe ausge- b ild et, auf die die elek- M W M M h trisch b etatig te Brem se
* * ? w irkt. Der fur den Notfall I--- vorgesehene H andantrieb
geschieht durch eine ver- schiebbare K lauenkupp- lung, die auf der Schnek- kenradw elle sitzt. Diese v erschiebbare K upplung besitzt eine Zwischen- stellung, bel d er w eder
—] der M otor noch der Hand- r 5 antrieb g ek u p p elt sind, --- ---u .;,.,.,™ ______ ,r,r . ..erbowt w odurch ein gleichzeitiges
| L a u f e n b eid er A ntriebe
sicher verm ieden wird.
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In den E ndstellungen des Tores w ird der M otor
■^bb. 6. durch einen Spindelaus-
■ ,‘L schalter selb sttatig aus-
A bb. 5 bis 7. Stem m torantrieb. geschaltet.
Die gesam te Maschine ist auf einem kraftigen Rahmen a u s U -E is e n aufgebaut. A lle elektrischen Telle sind g u t zugangllch und leicht abnehm bar angeordnet.
Vor W itterungseinflussen w ird die M aschine durch eine zw elteilige Schutzhaube aus Blech geschiitzt. Belde Teile d er Schutzhaube sind auf {MoussMler
Kettemtrieb.
fiir bidschalter
118cs Ober ho u ot
\Rutschkuppltmg
Widerstand
3. D e r e l e k t r i s c h e A n t r i e b d e r S c h l e u s e n v e r s c h l £ l s s e . D ie S t e m m t o r a n t r i e b e (Abb. 5 bis 8). D er elektrische A ntrieb fiir die S tem m tore w ird von der vorhandenen senkrechten W elle ab- gezw elgt. D tese W elle w ird u n ter Zw ischenschaltung eines Stirnrad- vorgeleges und eines Schneckengetriebes von einem 7,4 kW gleich 10,6 PS starken M otor angetrieben. D ie M otorenleistung ist ausreichend, um die Tore gegen 10 cm W asserdruck zu Offnen. Sam tliche Z ahnrader fiir den K raftbetrieb sind aus StahlguC h erg estellt und haben geschnittene Zahne.
Das Schneckenrad besitzt einen Kranz aus Phosphorbronze, die Zahne sind sauber geschnitten. Die Schnecke ist in Stahl geschnitten, g eh artet u nd geschllffen und stutzt sich gegen ein doppeltw irkendes Kugel- lager ab.
A bb. 8. Stem m tortriebw erk m it Schutzhauben,
Um das W indw erk vor U berlastungen zu schGtzen, ist in das Schnecken
rad eine Lam ellenrutschkupplung eingebaut w orden. Beim Elnbau der Rutschkupplung in die Schneckenw elle kOnnten Krafte, die vom Tor kom m en, leicht Z erstórungen am W indw erk hervorrufen. Das rucklaufige D rehm om ent in der Schneckenw elle, selb st bei grofien vom Tor kom m enden Kraften, ist so gering, dafi eine auf der Schneckenw elle angeordnete R utschkupplung nicht in Tatigkeit treten kann. GroBe riickiaufige Krafte, vom Tor kom m end, w erden m eist dadurch verursacht, daB das ansteigende W asser das nicht ganz geschlossene Tor zudriickt, w obei das W indw erk
k leinen Rollen fahrbar u nd konnen leicht auseinandergezogen w erden, w odurch die M aschine vollstandig freigelegt und so beąuem zugSnglich w ird. Zur V erm eidung von Schw itzw asserbildung innerhalb des Schutz- gehauses sind in den Stirnfiachen der Schutzhaube LiiftungsOffnungen vor- geschen, die durch unten offene Schutzkappen w iederum abgeschlossen w erden. Der M aschinenrahm en ist, sow eit er iiber dte Z ahnstangengrube
J a h r g a n g t l H eft 12
2 4 . M flra 1933 F o s s , E lektrischer A ntrieb der Schleppzugschleuse bei D orverden 1 3 9
Abb. 11.
Abb. 9 bis 12.
hinausragt, unten mit einem A bschlufiblech versehen, dam it die aus der G rube aufsteigenden W asserdam pfe nicht in die M aschine gelangen kOnnen.
D ie S c h u t z a n t r i e b e (Abb. 9 bis 13). Der elektrische A ntrieb fur die Rollkeilschiitze zw eigt von der im Schacht w aagerecht liegenden Ritzelw elle ab. Das fiir den H andantrieb vorhanden gew esene, fiir den elektrischen A ntrieb durchaus ungeeignete Schneckengetriebe (s. Abb. 3 u. 4) ist entfernt w orden. D er A ntrieb der stehenden W elle geschieht unter Zw ischenschaltung zw eier S tirnradvorgelege und eines Schneckengetriebes durch einen 2,3 kW = rd. 3 PS starken M otor. Die A ntrlebw inde ist in ihren E inzelteilen in gleicher W eise ausgebildet wie die vorstehend be- schrlebene W indę fur die S tem m torantrlebe. Sie ist gleichfalls fiir H and
antrieb eingerichtet und gegen W itterungseinfliisse durch eine eiserne, verschlebbare Schutzhaube geschutzt. Zwischen Schneckenw elle und M otor ist noch ein Stirnradvorgelege eingeschaltet, um ein giinstiges O bersetzungsverhaltnis fiir den H andantrieb zu erreichen.
Das Schneckengetriebe ist selbsthem m end, so dafi beim U m kuppeln vom M otor zum H andbetrieb bei gehobenem Schiitz ein selbsttatiges Ab
senken der Schiitztafel nicht zu befiirchten ist. Die V erbindung mit dem Stirnradvorgelege geschieht durch eine elastische Kupplung, die zugleich ais Brem sscheibe ausgebildet ist und auf die die elektrisch betatigte Brem se w irkt. In diese elektrische K upplung ist die Lam ellenrutsch- kupplung eingebaut. Bei Schiitzantrieben ist es nicht erforderlich, die
Die Triebstockzahnstangen an den Schutztafeln ragen bel gehobenem Schiitz beiderseits der M aschine etw a 1,80 m iiber Schleusenplattform heraus. In der Riffelblechabdeckung sind Klappen vorgesehen, die beim H eben des Schutzes durch die Zahnstangen geOffnet w erden und beim Schliefien des Schutzes selbsttatig zufallen, wenn die Zahnstangen sich entsprechend gesenkt haben.
D er U m bau der m aschincllen Einrichtungen ist von der N ordhauser M aschinenfabrik vorm . Schm idt, Kranz & Co. in N ordhausen am Harz ausgefiihrt, die elektrische Einrichtung von den Siem ens-Schuckert-W erken AG, Siem ensstadt, geliefert w orden.
D ie S t e u e r u n g d e r A n t r i e b e . Hierfiir sind an den drei H auptem auf der O stseite neben den A ntrieben besondere Steuer- und Schaltpulte aufgestellt w orden (Abb. 14).
Die Schaltpulte b esteh en aus einem Biechgehause und sind regen- und schneedicht ausgefiihrt. An den Stim fiachen der Schaltpulte sind grofie, durch Schutzkappen iiberdeckte Liiftungs- Offnungen vorgesehen, die eine Schw itzw asserbildung verhindern.
Der obere Deckel des Schaltpultes, sow ie der untere Teil der vorderen Stirnw and sind aufklappbar. E ine g u te Zugang- lichkeit zu den A pparaten ist dadurch gew ahrleistet.
Die Schaltung der elektrischen Ausriistung ist auf dem Schaltungsplan (Abb. 15) dargestellt.
Die Steuerung ist ais H ilfsstrom steuerung ausgebildet. Sie bedient sich d er in den Schaltpulten eingebauten W alzenum schalter. Die Betatigung dieser U m schalter geschieht durch einen nur in der Null- stellung des W alzenschalters abziehbaren Steckschliissel, so dafi im m er nur ein A ntrieb eingeschaltet w erden kann.
Die Schaltung Ist so ausgebildet, dafi zw ei zusam m engehO rige M otoren, also zw ei M otoren fiir die U m laufschiitze oder zwei Stem m torm otoren gleichzeitig durch einen U m schalter g esteu ert w erden kOnnen. W enn nur ein M otor gesteuert w erden so li, dann kOnnen die Steuerleitungen des anderen M otors durch den im Schaltbild mit „D r“ bezeichneten D rehschalter abgeschaltet w erden. Die A ntriebbew egung kann jed erzeit unterbrochen und im entgegengesetzten Sinne w eitergeftihrt w erden.
W ahrend die S teuerung der S tem m torantriebe nur an den ent- sprechenden Schleusenhauptern mOglich ist, sind in jedem Schaltpult drei S teuerschalter fiir die Schiltzm otoren vorgesehen, so dafi das Óffnen und Schliefien aller sechs U m laufrollkeilschiltze von jed em der drei H aupter- stande aus besorgt w erden kann.
An den Endschaltem fur die geschlossene Lage der Rollschiitze sind H ilfskontakte angebracht, die nur in der geschlossencn Lage der Schiitze geschlossen sind. O ber diese H ilfskontakte sind die Steuerstrom - leitungen der einzelnen Schutzantriebe g efu h rt, so dafi es nur dann mOglich ist, ein Schiitzpaar zu Óffnen, w enn die anderen Schiitze g e schlossen sind. Fur alle A ntriebe sind vollstandig gekapselte D rehstrom - Schiltzantrieb.
Abb. 12.
A bb. 13. Schiitztriebw erk mit Schutzhauben.
L am ellenrutschkupplung wie bei den S tem m torantrieben in das Schnecken- rad einzubauen, da O berlastungen des W lndw erkes durch W iderstande am Schiitz nicht verursacht w erden kOnnen.
In den Endstellungen der Schiitztafel wird der M otor durch Spindel- endschalter ausgeschaltet. D er A ntrieb der E ndschaltung geschieht von einer S telle des W indw erkes, die ihre Stellung zum Schiitz bei U nter- brechung des elektrischen A ntrlebes durch den H andantrieb nicht ver3ndert.
Die elektrischen Apparate sind w ie bei den S tem m torantrieben leicht zu- ganglich und abnehm bar angeordnet. — Um die A ntriebteile v0llig wasser- frei zu legen, sind die alten Podeste aus E isenkonstruktion fur die Roll- schutzenantrlebe um rd. 1,80 m hOher geleg t w orden (s. Abb. 3 u. 9).
Abb. 14. Schaltpult, Tor- und Schiitzantrieb am M ittelhaupt.
m otoren mit Schleifringanker und fest eingebautem Lauferw iderstand fiir eine B etriebsspannung von 380 V, 50 H ertz aufgestellt.
W ahrend das ó ffn en und Schliefien der Tore bei H andbetrieb 2 min benO tigt, sind fur die Torbew egungen bel elektrlschem A ntrieb nur etwa 40 sek erforderlich. Die Rollkeilschiitze fur die U m laufverschliisse w erden bel H andbetrieb in 6 min geOffnet bzw . geschlossen, der elektrische Be
trieb g estattet die B ew egungsvorgange in etwa 3 min.
4. D ie S p i l l a n t r i e b e .
Die auf der O stseite der Schleuse fiir den Schleusungsbetrieb auf- gestellten, elektrisch betriebenen drei Spille fiir 1000 kg Zugkraft und
Die eingebauten festen L auferw iderstande gestatten die H erabsetzung der D rehzahl und der Leistung der M otoren um etw a 14°/0.
Der A ntrieb der Spilltrom m el geschieht durch ein Schneckengetriebe. Das Schneckenrad b esitzt einen Kranz aus Phosphorbronze m it geschnittenen Zahnen.
Die Schnecke ist in Stahl geschnitten und stiitzt sich g egen ein doppeltw irkendes K ugellager ab. Das S chneckengetriebe lauft in einem O lgehause,
Die Spilltrom m el, das S chneckengetriebe, der M otor und die elektrischen A pparate, w ie FuBtritt- schalter, W iderstand und D rehschalter sind auf einer guBeisernen P latte aufgebaut, die um zw ei Hohlzapfen
Abb. 20. N achtbeleuchtung des U nterhauptes, drehbar ist. Zum D rehen d ien t ein S chneckengetriebe, das die Platte in jed er S tellung festhait. Bei frei- schw ingenden SpiHpIatten b esteh t die G efahr, daB durch U m schlagen der schw eren P latte U nfaile hervor- gerufen w erden kónnen. Die Schm ierung des M otors und des G etriebes ist fiir h angende A nordnung ein- gerichtet und so au sg eb ild et, daB das Ol beim U m klappen nicht ausISuft. Zwischen M otor und Schneckenw elle ist eine B etriebsrutscbkupplung ein
g eb au t w orden.
Die S piilm otoren w erden eingeschaltet durch einen durch FuBtritt betatigten dreipoligen E inschalter mit selb sttatig er W icderausschaltung.
Fiir die A blenkung des Seiles nach der einen oder anderen R ichtung hin ist fiir jed es Spili eine doppelte A blenkrolle vorhanden.
5. D ie S t r o m v e r s o r g u n g .
Die fiir den B etrieb erforderliche elektrische A rbeit w ird von dem etw a 1,5 km von der Schleuse entfernten, an der Stauanlage beleg cn en Kraftwerk Dórverden m ittels E rdkabel von 3 X 1 0 m m 2 Kupfer- ąuerschnitt, 2000 V, zu dem auf der Óstlichen Schieusen- plattform errichteten U m spannhauschen gefiihrt. Hier w ird die elektrische A rbeit auf 380/220 V fiir Kraft- und Lichtzwecke in einem U m spanner von 30 kVA Leistung um gespannt.
Die in dem U m spannhauschen aufgestellte N leder- spannungsschaltanlage b esteh t aus einem freistehen- d e n , ruckseitJg eingem auertcn Profileisengeriist mit seitlich abnehm barer Schw arzblechverkleidung und vorderem Ziersockel. Das G eriist tragt zw ei Felder, eins fiir die Kraft- und eins fiir die Lichtverteilung.
140 F o s s , Elektrischer Antrieb d er S chleppzugschleuse bei D 0rverden DIE BAUTUCHNIK
F a c h s c h rlft f. d . g e s. B n u ln g e n ie u rw e se n
eine Seilgeschw indigkeit v = 0,5 m /sek sind ais um- klappbare Spille ublicher Bauart ausgefiihrt. Ihr An
trieb geschieht durch vollstandig g ekapselte D reh- strom m otoren mit Schleifringanker fiir 380 V bei einer L eistung von 12 kW = rd. 16 PS und 940 U m dr./m in.
J a h rg a n g 11 H eft 12
2 4 . M 3rz 1933 F o s s , Elektrischer A ntrieb der Schleppzugschleuse bei DOrverden 141
Je d e s Feld b esteh t aus einer 3 cm dicken polierten Ju ra- M armorplatte von etw a 1,50 X 0,75 m GróBe. Die Schaltanlage ist mit allen fiir den sicheren B etrieb erfordcrlichen A pparaten und Instrum enten ausgerustet.
Das Strom zufiihrungskabel fiir die Schleuscnantriebe von 3 X 1 6 m m 2 K upferąuerschnltt ist ais Ringkabel (Abb. 16) ausgebildet, w obei die auf den Seitenm auern der Schleuse verlegten Kabel ais cisenbandbew ehrte Erdkabel und die die Schleusenkam m er am O ber- und U nterhaupt kreuzenden K abel ais Flufikabel mit verzinkter R unddrahtbcw ehrung aus- gefiihrt sind.
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Abb. 17 bis 19.
Belcuchtungsanlage.
Sam tliche Leitungen entsprechen den Vorschriften und N ormalien des V. D. E. und sind, sow eit sie in G ruben Ilegcn, mit besonderem Feuchtigkeitschutz versehen.
Aus dem Kabelplan (Abb. 16) sind auBer der Fuhrung der Kabel das U m spannhauschen, die A ntriebe der Stem m tore und der Schiitze, die Schaltpulte sow ie die drei Spille ersichtlich.
6. D ie B e l e u c h t u n g s a n l a g e (Abb. 17 bis 22).
Fiir die elektrische Beleuchtung der Schleusenanlage sind vier Steil- strahler mit je etw a 500-W att-Lam pen, LichtpunkthOhe 13,0 m, iiber der M itte der Schleusenkam m er und den H auptem angeordnet w orden, die von der Schalttafel im U m spannhauschen geschaltet w erden.
W ahrend bel einer seitlich angeordneten Beleuchtung die Kammer- m auern ganz oder teilw eise im Schlagschatten liegen, w ird durch die ge- w ahlte A nordnung der Lampen iiber Schleusenm itte eine gleichmafiige
Beleuchtung der Schleusenkam m er erziclt. Die h intereinander in einer Reihe angeordneten Lampen geben auBerdem fiir die einfahrenden Schlffe eine tadellosc A nsteuerung. Durch die Wahl von Steilstrahlern wird ein Blcnden der Schiffer verm ieden.
Die Steilstrahler sind zw ischen eisernen G itterm asten an Trag- seilen , die die Schleuse iiberspannen, aufgehangt. Durch eine Aufzug- w inde sind sie seitlich fahrbar und senkrecht hcrablaBbar. Der Strom- zufiihrung wird durch bew egliche Leitung von der H auptspelseleitung zugefiihrt.
g Ferner sind sieben Lampen von je 100 W att an den W andarm en der eisernen M aste befestigt fiir die Be
leuchtung der Ostlichen Schleusen- plattform . D iese Lam pen w erden vom S chleusenw arterhaus geschaltet.
Sam tlichcn Lampen wird der Strom durch F reileitung (K upferseil 6 m m 2) 220 V D rchstrom (drei Phasen + 0) an der Ostlichen Schleusenseite zu- gefuhrt.
7. T a g e s l i c h t s i g n a l a n l a g e .
Um eine Beschleunlgung des Schiffsverkehrs zu erreichen und dic Einfahrt der Schiffe in die Schleuse sow ie den V erkehr in den Vorhafen zu regeln, ist eine elektrische T ageslichtsignalanlage eingebaut w orden.
Die auf der Ostlichen S chleusenselie am O ber- und U nterhaupt der Schleuse aufgestellten beiden E ndm astc dienen gleichzeitig ais Signal- m aste fiir je zw ei Tageslichtleuchten (Abb. 22). Diese sind m it Chrom- spiegelreflektoren ausgestattet, haben ais L ichtąuelle eine Osram -Nitra- Lampe von 200 W att und sind m it einer roten und einer griinen Glas- scheibe versehen.
Die rote Leuchte zeigt an, daB die Einfahrt gesperrt ist, u nd die griine Leuchte b ed eu tet „Einfahrt frei". O brigens sind, wie bei Eisen- bahnsignalen, blaugrtine G lasscheiben eingebaut w orden, dereń Sichtweite etw as grOfier ist ais gelbgrune G lasscheiben. Die Sichtw eite der Tages- lichtsignallam pen betragt bei grellem Sonnenllcht im ungiinstigstcn Falle etw a 500 m, bel N acht etw a 1000 bis 1500 m.
Die Strom zufiihrung fiir die elektrische T ageslichtsignalanlage g e schieht vom O berhauptschalipult aus. D er Strom fiihrt iiber einen H aupt- ---;--- ---3Ąi5 ---
St Stemtoraolrieb Scb Schiitiantrieb 5 SpiHan/rieb SP Scfia/tpult U Umspannstafion ...Spillkobel ---Ringkabel ---fioUkabei -*-~~-Steuerkobet Abb. 16. Kabelplan.
---- 1
251,10---Abb. 21. N achtbclcuchtung der Schleusenkam m er. A bb. 22. G esam tbild der B eleuchtungsanlage.
1 4 2 F o s s , Elektrischer A ntrieb d er Schleppzugschleuse bei D órverden DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rlft f. d . g e s. B a u ln g e n le u rw e sen
Oberhaupt Oberhaupt- Unterhaupt-
Leuchten
Abb. 23.
Schaltungsplan fiir die Tageslicht- signalanlage.
Mittethaupt Oberhaupt- Unterhaupt-
Leuchten
Unterhaupt Oberhaupt- Onterhoupt-
leuchten
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S t ,/ ahnlichAusfiihrung I
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i 6x2.5mm!__________
6*z,sm zi Steli L - S/gnalleuchten S - Stromzeiglampen
PaccoschalterPw/S Pr * - * Pioft St, - [infachkabelstutzen
220/330 Vo!t Drehstrom
schalter mit Sicherungen zu den K lem m brettern der einzelnen Schalt- kasten am Ober-, M ittel- und U nterhaupt, die m ittels Steuerkabel mit- einander v erbunden sind (Abb. 23).
In jedem Schaltkasten sind zwei kleine Strom zeig-M eldelam pen mit roter und grtiner G lasschelbe vorgesehen, die anzeigen, ob die eingeschaltete
a / aonncn J y Ausfiihrung U
Lampe auch brennt. Die Signallam pen konnen von jedem Schleusenhaupt aus geschaltet w erden, unabhflngig von der T orbedienung. Eine Ver- riegelung w urde nicht fiir erforderlich gehalten, da es zweckmaBiger er- scheint, wenn der Schleusenw arter je nach dcm V erkehrsbediirfnis schaltet.
8. K o s te n .
Die Kosten fiir den U m bau der Schleuscnanlage bei DOrverden haben im Jahre 1927 betragen fiir:
a) maschinellen und elektrischen Teil der Antrieb-
einrichtungen und drei S p i l l e ... 68500 RM b) U m s p a n n a n la g e ... 7200 „ c) B e le u c h t u n g s a n la g e ... 3500 , d) T ageslichtsignalanlage... 4800 , zusam m en 84000 RM.
Griindung von B auw erken in Tiefen, in denen die A n w en d u n g des D ruckluftverfahrens nicht m ehr m oglich ist.
Von G. S c h a p e r.
Alle Re c h t e v o r b e h a l t e n .
Der W ettbew erb um Entwiirfe fur den Bau der Eisenbahn- und StraBenbriicke iiber den K leinen B e lt1) und die Ausfiihrung d er G rundungs- arbeiten bei dieser B riicke2) haben gezeigt, w ie auflerordentlich schw ierig
Abb. 1. Pfeiler in Langs- und Q ueransicht.
die G riindung von Bauwerken in Tiefen Ist, in denen das Druckluft- verfahren wegen der G efahren fiir das m enschliche Leben nicht m ehr angew endet w erden kann. In diesem Z usam m enhang sei auf die G riindung der Pfeiler einer zweigleisigen Eisenbahnbriicke nordOstlich
J) Vgl. Bautechn. 1929, H eft 9, 12 u. 17.
“) Vgl. Bautechn. 1931, Heft 6, S. 72 u. 73, Heft 47, S. 683 bis 685;
1932, H eft 39, S. 493 bis 495.
von San Francisco (Californien) zwischen M artinez und Benicia iiber die S u isu n -B ay hin g ew iesen .3)
Acht Pfeiler der 1,7 km langen Brucke muBten in einer Tiefe bis zu 45 m u n ter dem norm alen W asserstande auf dem F elsboden gegriindet w erden. Der Felsboden ist von A blagerungen der beiden in die Suisun- Bay m iindenden Fliisse Sacram ento und San Ioaąuin in einer M achtigkeit von rd. 30 m iiberdeckt. Die Form der Pfeiler ist aus Abb. 1 zu ersehen.
Sie b estehen aus einem unteren, der eigentlichen G riindung dienenden Teil und einem oberen T eil, dem Pfeilerschaft. Die G rundfiache des unteren Teils ist 12,20 m brelt und 18,20 m lang, seine H óhe betragt bei dem in Abb. 1 dargestellten Pfeiler 37 m. D er obere Teil ist hier 28 m hoch und oben 15 m lang und 5,2 m breit. Der untere Teil h a t sechs
in ganzer H óhe durchgehende A rbeitsschachte von je 3,2 X 3,4 m Q uerschnltt (Abb. 2).
Die 2 m dicken U m fassungs- w ande und die 1,8 m dicken T rennungsw ande besteh en aus stark bew ehrtem Elsenbeton.
Die U m fassungsw ande sind u n ten m it kraftigen Stahl- schnelden au sg eriistet; die T rennungsw ande sind am u n te
ren E nde stum pf ausgebildet, um beim A bsenken durch die A blagerungsschichten eine g u te A uflagerfiache zu haben. D er GriindungskO rper ist nichts anderes ais ein m it m ehreren A rbeitsschachten verseh en er Senkbrunnen.
Zum Aufbau dieses Brunnens w urde von einer von R am m pfahien getragenen A rbeitsbiihne aus ein Stahlzylinder von 25 m 0 abgesenkt, der unten und oben offen war, m ehrere M eter in die A blagerungsschichten einsank und oben iiber das W asser hinausragte. Der S tahlzylinder w urde m it Sand gefiillt und bild ete so eine kiinstliche Insel, auf der die Schnelden und der iibrige untere Teil des Senkbrunnens aufgebaut w urden. Von schw im m enden Kranen aus w urden der Sand der kiinstlichen Insel und im w eiteren V erlauf der Lehm der A blagerungsschichten aus den sechs A rbeltskam m ern des Senk
brunnens herausgeschafft. D er Senkbrunnen sank dadurch tiefer hinunter und w urde dann w eiter hochgem auert. Kurz bevor die Schneiden den Felsboden erreichten, w urde die B eschaffenheit des B odens von Tiefsee- tauchern g enau untersucht. Stórende E rhebungen u n ter den Schneiden
A bb. 2.
Q uerschnitt durch einen Senkbrunnen.
3) Vgl. Proceedlngs 1932, S eptem berheft.
J a h r g a n K 11 H e f t 12
2 4. M a rz 19 33 S c h a p e r , G riindung von Bauwerken in Tiefen, in denen die A nw endung des Druckluftverfahrens nicht m ehr mdglich ist 143
konnten noch durch Sprengungen beseitigt w erden. Der Rest der Ab- lagerungsschichten unter den Schneiden w urde schlieBlich mit W asser- strahlpum pen entfernt. Dann w urden die A rbeitsschachte unter W asser nach der A rt des Kontraktorverfahrens mit Beton ausgegossen. Den Kopf des S enkbrunnens bildete ein 3 m hoher Eisenbeton-V erteilungstrager, auf dem der Pfeilerschaft aufgebaut w urde. Dies geschah innerhalb dicht schlieBender hólzerner Spundw ande, die sich auf die U m fassungsw ande des Senkbrunnens aufsetzten. Es gelang, die Pfeiler fast genau an den g eplanten Standort abzusenken. Die grOBte A bw eichung von der genauen Lage betrug nur 27 cm. B ereitete das A bsenken des S enkbrunnens durch die A blagerungsschichten Schw ierigkeiten, so w urden auf dem Boden der
A rbeitsschachte kleine D ynam itladungen entziindet, w odurch sofort ein w eiteres Absinken eintrat.
Das geschilderte G riindungsverfahren ist einfach und zweckmafiig.
Es ist aber nur dort am Platze, wo der Felsboden nicht zu sehr von der w aagerechten E bene abw eicht, wo es gelingt, die Lage d er Felsobcrfiache an dem spateren Standorte der Schneiden des S enkbrunnens durch Bohrungen genau festzustellen, um die Raum kurve der Schneidenspitzen der Felsoberflache anzupassen, und wo kurz vor B eendigung des Ab
senkens durch T iefseetaucher erhebliche U nterschiede zwischen der Fels
oberflache und der Raum kurve d er Schneidenspitzen beseitigt w erden kdnnen.
N euere Yerfahren in der A nalyse und Y o rh ersa g e von B auw erk setzun gen.
aiic Rechte vorbehaiten. y on R egierungsbaum elster ©r.
Die V orhersage von B auw erksetzungen Ist eine der w ichtigsten Auf
gaben, die die Praxis an die neuere B augrundforschung stellt. Theoretische Forschung hat im Zusam m enhang mit entsprechenden Laboratorium s- versuchen, mit Beobachtungen in der Praxls, sow ie durch Entw icklung zw eckentsprechender A pparaturen und V erfahren dazu gefiihrt, dafi wir h e u te in der A nalyse en tstandener Senkungsschaden von B uw erken und in der V orhersage des V erhaltens von G rundungen geplanter Bauten aller A rt schon viel m ehr sagen kijnnen ais vor 5 bis 10 Jahren. D ieser Auf- satz soli den Stand unserer heutigen Erkenntnis auf diesem G ebiete be- handeln, sowie die fiir die praktische B ehandlung w ichtigen F ragen, was zur Setzungsanalyse an U nterlagen und D aten notw endig ist, und ob und wie diese zu beschaffen und zu erheben sind. Wir w ollen uns dabei auf Ton, Sand und L6fi beschranken.
A. D ie M e c h a n ik d e r S e tz u n g e n b e i T o n .
Die grundlegenden A bleitungen iiber das V erhalten von Ton unter B elastung hat T e r z a g h i geliefert. Die Theorle des langsam en Spannungs- ausgleiches des Porenw assers infolge B elastungsanderung Ist durch seine
„Erdbaum echanik" bekanntgew orden. Die A nw endung dieser Theorie auf praktische Senkungsaufgaben ist ebenfalls von Terzaghi w eitergebildet w orden. Leider sind diese bedeutsam en und praktisch w ichtigen Aus- fuhrungen bisher nur englisch in schwer zuganglichen V eróffentlicbungen erschienen und daher in deutschen Fachkreisen bisher nahezu unbekannt geblleben. H ier sollen deshalb die w esentlichsten E rgebnisse kurz mit- g eteilt w erden.
1. Z u s a m m e n d r i i c k u n g e i n e r t i e f l i e g e n d e n w e i c h e n T o n - s c h i c h t i n f o l g e K o n s o i i d i e r u n g .
Ein schem atisches Beispiel gibt Abb. 1. Eine schwach durchiassige, w eiche, daher sehr zusam m endrtickbare Ton- od er Schlam m schlcht b b cc mit einer M Schtigkeit 2 cl liege in der m ittleren Tiefe D zwischen zwei dicht gelagerten Sandschlchten, die stark durchlasslg und im V ergleich zum Ton nicht zusam m en-
* ł c M l
driickbar seien. Die Ton- schicht sei iiberall gleich dick, h o m o g en , die Poren luftfrei m it W asser gefiillt, ihr W asser- geh alt vor der Belastung sei dem H a n g e n d d r u c k an- gepafit. Der D urchlassigkeits- koeffizient sei im Bereiche d er D rucksteigerung unab- hanglg vom Druck und die B ew egung des Porenw assers folgę Darcys G esetz. Gleiche D rucksteigerung infolge der A uflast erzeuge — nach ent- sprechender Zeit — gleiche Z usam m endriickung.
An der O berfiache w erden B auw erke A, B usw . errichtet (Abb. 1). Die Sohlpressungen stelgen gleichm afiig, bis sie zur Zeit t t den Endw ert qu q., usw . erreichen (Abb. 2). In d er M ittellinie der fraglichen Tonschicht w achst der Druck entsprechend den Druckver- teilungsgesetzen nach der K urve qc.
W * U I
d/c/i/er Sand ^
A bb. 1. D ruckverteilung auf eine tief- llegende w eiche Tonschicht.
Setzung
S
‘ darcM assig)
Abb. 2. Zeltbelastungs- und Z eitsetzungsdiagram m .
') T e r z a g h i : Settlem ent of buildings due to progressiveconsolidation of individual strata. Publications, Mass. Inst. Techn., Vol. 65, Nr. 83, Jan. 1930 (zahlreiche Druckfehler).
2) T e r z a g h i : Settlem ent A nalysis — the Backbone of Foundation Research. World E ngineering Congress, Tokyo 1929. Paper Nr. 337.
$ n g . A. S c h e id ig , F reiberg i. Sa.
W are die Tonschicht seh r durchlassig, w urde die Setzung S 0 propor- tional dem D ruckanstieg w achsen und dann konstant bleiben. Infolge der StrO m ungsw iderstande des Porenw assers in der schwach durchlassigen Schlcht erfahrt der Setzungsvorgang jedoch eine V e r z O g e r u n g nach K urve S. Bei plotzlicher Lastaufbringung gilt die gestrichelte Linie (Parabel), bei allm ahlicher L aststeigerung die ausgezogene Linie S.
Der W ert fQr die G e s a m t s e t z u n g S c lafit sich in praktischen Failen verhaitnismaBig einfach erm itteln. Man entnim m t ungestOrte B odenproben des w eichen Tones aus dem Bohrloche und erm ittelt im Laboratorium fiir je d e Probe den W assergehalt und fiir einige typische Proben ein D ruckporenzifferdiagram m , w oraus ein M ittelw ert fiir die V erdichtungs- ziffer a gew onnen wird. Wird der Druck an einer Stelle der w eichen Schlcht infolge der Auflast z. B. von 1,0 at auf 2,0 at gesteigert, so ver- m indert sich die Porenziffer um J e (Abb. 3). Diese GrOBe stellt unm ittel-
J e 1 bar eine Setzungsgrófie dar. V erdichtungsziffer oc = ~ j - i(g/cm^ ’ z '
« = 0,10 bis 0 ,2 0 cm 2/k g fiir w eiche Tone heifit, dafi eine D rucksteigerung von 1 kg/cm 2 eine V erm inderung der Porenziffer um 0,10 bis 0,20 erzeugt. Die V erdichtungsziffer w ird in der Regel aus dem jungfrau- lichen V erdichtungs- ast des D ruckporen- zifferdiagram m s g e w onnen. H at der Boden jedoch friłher schon eine groBere geologische Auflast g e tra g e n , z. B. eine Schotterschicht von 10 bis 20 m M achtigkeit, die dann durch Erosion beseitigt w orden is t3), so ist die aus dem H ysteresfsast erm ittelte V erdichtungs- ziffer a ' = - j p zu verw enden, die zu geringeren Setzungen fflhrt. Die Setzung ergibt sich m ithin zu
0,3
Qt
0,7.
E
7 V.
1
1- \ \ J
M (nicht vorbstastet)
1
~ 'O
h —A p, —H
! i
1 1
1 1
1 1
! 1
Abb. 3.
1 2 J v ji kg/cm1
Druckporenzifferdiagram m eines Tones.
Zahlenbeispiel: qć = 1 kg/cm 2;
2 d l + «
2 d cc = 0,10 cm2/k g ;
5 C = 1
, , — = 400 c m ; 1 + 1
-4 0 0 -0 ,1 = 40 cm.
3) Aus dem S chnittpunkte des H ysteresisastes mit dem jungfraulichen A ste im D ruckporenzifferdiagram m einer ungestórten Probe von einem bindigen Erdstoff kann u nm ittelbar der Druck abgelesen w erden, u n ter dem das
Sedim ent friiher ein
mal gestanden hat.
W ir haben dam it ein o bjektives Kriterium in der H and zur Be- stim m ung der GrOfie der E rosion, der G letscherm achtigkeit in der Eiszeit, des Druckes, u n ter dem K ohle od er O l ge- bildet w orden sind usw., indem die lie- g en d en T o n e im Erd-
baulaboratorlum untersucht w erden.
Das V erfahren wird in der Stratigraphie, Brennstoff- und Dilu- vlalgeologie sicher noch groBe B edeu
tung erlangen.
20 30
§V<7
| -
cmSO 700 i
11 Mo,laten
H o 1
V i
\
\ a \ N J
\ \ v
\ i (a)
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\ \ \ r - \)
V \ V - .\ Y
\ \\ 1 N
\ i \
VV— (C)
~ Abb. 4 a. Rechnerisch erm ittelter Setzungsveriauf ein esG eb au d es mit 1 kg/cm 2 B elastung auf einem Bau- grunde mit einer w eichen Tonschicht im L ie g e n d e n 1).
144
DIE BAUTECHNIK
S c h e i d i g , N euere Y erfahren in der A nalyse und V orhersage von Bauw erksetzungen Pachschrin f.<1. ces. Bnuingenieurwcsen Terzaghischen O riginalauf- s a tz 1). Die E rgebnisse eines Rechnungsbeispiels sind in A bb. 4 a darg estellt. Ein w eiteres R echnungsbeispiel ist enthalten in S c h e i d i g , B augrundforschung und F u n d ieru n g sw esen 4). Darin wird auch an vier Setzungs- beobachtungen von in- genieurhochbauten gezeigt, dafi gute O bereinstim m ung zw ischen Theorie und Wirk- lichkeit besteht. Eine Reihe w eiterer iiberzeugender Be- obachtungsbeispiele aus dem Hoch-, Erd- und Eisen- bahnbau zeigen A b b . 4 b bis f.
Grundriii
hdchste yerkehrstast in diesem Zeiipuhkte ist !
die GebaudetosĄgteich dem
Gwicht\ des Aushubs^ 'figengewicht
Baugrund Baugrund:
wassergesdt, Silte (o/teri
tigte vuikanische leeboden) j
B 12 18 Monate
Abb. 4c.
B eobachtete S etzungskurven des T elephongebaudes in A lbany N. Y .10).
Abb. 4 b. B eobachtete S etzungskurven einiger G ebaudepunkte des N ationaitheaters
in M exico-C ity ;o).
2 . M e h r e r e t i e f l i e - g e n d e T o n s c h i c h t e n
z w i s c h e n S a n d . Treten m ehrere w eiche Schichten mit Sandzwi- schenlagen auf (Abb. 5), die w ie eine Entw asserungs- ad er fur das austretende P orenw asser w irken, so ist die G esam tsetzung zwar gleich
n
S c = q c <x~3 (reduzlert), piuwachs
''Be/astui infolge L
Sftiungst/er/auf von Meftpunkt b
Abb. 4 d. B eobachtete S etzungen an einer D amm strecke
des M ittellandkanals bei M agdeburg (B autechn. 1932, S. 587). 1Z Monate Z1! Monate
/' "u ■ | j
weicher Tonschtamm, 95bis 100 % d<Qoimm, mit organischen Bestandtei/en
IZO bis 185 % Wassergehatf be/ogen auf Irockensubstanz
Pumpenhaus Tank/H
j Abb. 5. M ehrere weiche Tonschichten b mit Sand-
zw ischenlagen.
10 ~.weiche/.Ton. ' KohsoUdierung und
Zdhfiuti 1fundamenteV,/ ,
l Crjndriii I , ,
‘tcm/Jahr
Kiessand und,Aordllęhstucke:
6 cm /J o fir
ab er der Konsolidierungs- vorgang vollzieht sich In
folge der kiirzeren Stró- m ungsw ege des Porenw as- sers viel rascher, ais wenn nur eine Schicht von der Dicke S = 3l + + <?3 vor- lieg t, und zw ar bei gleichen Schichtdicken 3 entsprechend e in e rS c h ic h t- dicke (J5).
.tlcmSehung
1 (-finieiheifen'~
|— 'nicht beobachtet-
3. Z u s a m m e n d r i i c k u n g e i n e s a n s e i n e r O b e r - f i a c h e b e l a s t e t e n T o n - l a g e r s i n f o l g e K o n s o l i - Sandbett:
weicherTonschlamm
■Spundwand 18 Monate
Abb. 4e.
B eobachtete Setzungen und H ebungen der T ankanlage B elaw an (N iederl. Indien) nach L o o s 5).
Diesem E ndw erte strebt die G esam tsetzung infolge fortschreitender K onsolidierung der w eichen Schicht durch DruckerhOhung in unendlich langer Zeit zu (ć = cc). Praktisch w ird sie je nach d er D urchiassigkeit in einigen M onaten bis einigen Jah rzeh n ten erreicht. Je diinner die Schicht ist, desto schneller wird der K onsolidierungsvorgang b een d et sein, weil die Z eit m it dem Q uadrate des W eges des Porenw assers (Schicht- dicke) zunim m t (vgl. u n ter 2.). Bei den nur 12 mm starken P roben im K om pressionsapparat dauert der V organg 15 min (bei seh r durchlassigen Schlam m en) bis zu 24 st (bei fetten Tonen) und mehr.
D erzeitlich e V erlauf des K onsolidierungsvorganges laBt sich naherungs- w eise u n ter den obigen A nnahm en ebenfalls rechnerisch erfassen. Die A bleitungen sind jedoch um standlicher und lassen sich in allgem einer Form schw er darstellen, da sie stark von D urchlassigkeitsziffer, Ver- dichtungsziffer, Schichtdicke und B elastungsgeschw indigkeit abhangen, so dafi m ehrere Faile zu untersuchen sind. Wir verw eisen auf den
d i e r u n g .
Fiir diesen Fali gibt T e r z a g h i ein N aherungs- v e rfa h re n G). Die Setzung ist abhanglg von dem F iachendurchm esser 2 r und ergibt sich zu
B eispiel: 7 = 1 kg/cm 2, 2 r = 1 0 0 c m , a = 0 ,l c m 2/kg, f5 = l , 5 . S = 1 ■ 100 • 0,1 • ~ = 10 • 0,4 = 4,0 cm.
2}o
D abei ist die M achtigkeit des Tonlagers tx>; die Zeit, in der sich diese Setzung einstellt, ist ebenfalls 00, O ber den zeitlichen V erlauf (Abb. 6) s. Erdbaum echanik. Einen w enig anderen Rechnungsgang gib t T erzag h i7):
4) Bauing. 1932, H efte 21 bis 24.
5) Vgl. hierzu auch die A usfiihrungen T e r z a g h i s in Ingenieurgeologie, S. 470. — Treffende Beispiele bei L o o s , K ritische B etrachtung von Flach- und Pfahlgrilndungen, S. 2, 11, 17 (D egebo-V eróffentl., Heft 3). Berlin 1932.
®) Erdbaum echanik, S. 257 u. 258.
T) Ingenieurgeologie, S. 468.
Abb. 4f. B eobachtete S etzungen von K unstbauten einer japanischen Eisenbahnlinie (Buli. G eotechn. Comm. 1931,
Nr. 1 der japanischen St.-Elsenb., S. 242).
J a h r g a n j j l l H eft 12
2 4 . JM 21 rz 1933 S c h e l d i g , N euere Y erfahren in der A nalyse und Y orhersage von B auw erksetzungen 145
„Aus der Theorle der im belasteten U ntergrund herrschenden Druck- verteilu n g g eh t hervor, dafi die durch die Belastung herbeigefuhrte G esam tzusam m endruckung des U ntergrundes ungefahr ebenso grofi ist, wie w enn sich der auf die O berfiache w irkende Druck nach u n ten hin mit unverm in- derter Intensitat, jedoch nur bis zu einer Tiefe fortpflanzen wiirde, die etw a dem l ,2 fachen des
D urchm essers der Lastflache gleichkom m t". D iese Tiefe bezeichnet er ais
„Dicke der aquivalenten Bodenschicht".
Beispiel: 5 = 1,2 q ■ 2 r - «■ --■ * ; 1 T ^
2 / - = 100 cm; a = 0 , l c m2/kg ; 3quivalente D = 1,2 • 2 r = 120 cm;
es = 1,5; <7 = 1 kg/cm 2.
Abb. 6.
Charakterlstische Zeitsetzungs- diagram m e ftir verschiedene Durch-
lassigkeit des Tones.
120. • 0,1 = 4,8 cm.
q ' 1 + ss
D
2,5Belde Form eln stim m en bis auf den Faktor 1,2 iiberein. Von B edeutung ist dabei noch, ob die F undam entplatte durchiassiger oder undurchiassiger (z. B. isoliert) ist ais Ton. H iervon hangt die Lange des W eges ab, den das Porenw asser beim A usquetschen zuriicklegen mufi. Eine Isolicrung oder Rlppenfundierungen, die den StrOmungsweg verlangern, verlangsam en den Setzungsvorgang, verm elden ihn aber nicht.
4. A n d e r e S e t z u n g s f a k t o r e n b e i T o n .
N eben Setzungen infolge Konsolidierung entstehen Senkungen infolge
1. Form anderung bei konstantem V olum en (Poissonziffer m = 2), 2. Form anderung durch viskoses FIleBen (ZahfluB).
Die ersteren entstehen dadurch, daB bei sehr r a s c h e r B e l a s t u n g eine pldtzliche Form anderung durch Q uerstreckung u nd A uftreibung stattfindet, w obei der W assergchalt unver3ndert bleibt. Ein V olum enelem ent des Bodens andert daher wohl seine G estalt, aber nicht sein V oIum en. Hier- her gehOren eine Reihe von Silounfallen durch Schiefstellung des Bau- w erks und ahnliche Fehlgrundungen.
Die zw eite Art der Form anderung entsteht durch ein langsam es FlieBen des Schlam m es oder Tones seitw arts oder nach oben bel schwacher Scherbeanspruchung, das auch bel konstantem W assergehalt vorkom m en kann und mit einer G eschw indigkeit von 1 od er w enigen cm im Jahre fortschreitet (vgl. Abb. 4f). W eitere B eobachtungsbeispiele hierzu finden sich in Terzaghis Aufsatz „Tragfahigkeit der F lachgrundungen"8).
Nur ln selten en Fallen beherrschen diese beiden oder einer dieser beiden Faktoren das Setzungsbild. In den allerm eisten G riindungsfailen h an d elt es sich ausschlaggebend oder vorw iegend um Zusam m en- druckungen infolge Konsolidierung.
5. E r f o r d e r l i c h e B o d e n u n t e r s u c h u n g e n b e i T o n .
Nach den vorstehenden D arstellungen sind in allen Fallen, wo es sich um Setzungsanalyse und Setzungsvorhersage von G ebauden auf Ton- und Schlam m ablagerungen handelt, folgende G esichtspunkte ftir die Boden
untersuchungen zu b each ten :
Da es vollkom m en hom ogene Tonablagerungen in der N atur kaum gibt, sondern der Boden sow ohl w aagerecht ais lotrecht, m anchm al von Schritt zu Schritt, ln seiner Konsistenz und B eschaffenheit w echselt, so sind m óglichst viele elnfache U ntersuchungen w enigen, ab er sehr genauen M ethoden grundsatzlich vorzuzlehen.
Schon aus diesem G runde haben um standllche P r o b e b e l a s t u n g e n a n d e r B a u g r u b e n s o h l e in d er Regel geringen W ert. W erden sie durchgefuhrt, so sind unter allen U m standen Ruhepausen einzuschalten und Z eitsetzungsdiagram m e unter gleichbleibender Last durchzuftihren, w obei die Pausen 12 bis 36 st betragen miissen (je nach Durchiassig- k eit und FiachengrbBe). Aus diesem G runde sind b el Tonen G ewichts- b elastungen den D ruckw asserpressen vorzuziehen, auch bei P r o b e b e l a s t u n g e n im B o h r l o c h .
Den w ichtigsten Aufschlufi geben m oglichst zahlreiche und geniigend t i e f e B o h r u n g e n . Die In D eutschland vielfach iiblichen Bohrloch- durchm esser von 25 bis 30 cm sind w eder wissenschaftlich noch wirt- schaftlich gerechtfertigt. Man sollte mit einigen tiefen BohrIOchern be- ginnen, fiir die 15 bis 20 cm Durchm. das HOchstmafi bilden, und dann dem Befund der ersten Bohrlócher entsprechend flachere Bohrungen ein- schalten m it 7,5 bis 10 cm Durchm. Die Bohrtiefe sollte bei den ersteren m indestens gleich dem dreifachen D urchm esser des Bauw erkes bei ge- drangten G rundrissen bzw. der doppelten Breite bei langgestreckten G rundrissen sein, w enn nicht vorher der Felsen erreicht wird.
Aus den BohrIOchern sind in A bstanden von 0,50 bis 1,0 m Tiefe gestOrte Bodenproben zu entnehm en und u n ter Luftabschlufi aufzubew ahren.
Sobald eine w eichere Ton- oder Schlam m schicht angebohrt wird, sind aufierdem u n g e s t ó r t e B o d e n p r o b e n zu entnehm en und sofort in dem E ntnahm estutzen zu paraffinieren.
D iese ungestórten B odenproben w erden im Laboratorium auf natiir- lichen W assergehalt untersucht; die F eststellung der A tterbergschen G renzen gib t in den m eisten Fallen schon ein Bild iiber die Plastizitats- verhaltnisse, die Feststellung des spezifischen G ew ichtes ein Bild iiber G ehalt an organischen B estandteilen (bei Schlam m wichtig). Bei einigen typischen Proben, die sich aus den eben erw ahnten U ntersuchungen fest- stellen lassen, w ird im K om pressionsapparat ein D ruckporenzifferdiagram m aufgenom m en, w oraus sich die G rofienordnung der Verdlchtungsziffer ergibt, mit der dann die Setzungen berechnet w erden. AuBerdem muB die DurchlUsslgkeitszIffer erm ittelt w erden, woraus sich der zeitliche Ver- lauf der S etzung berechnen lafit. Wird der Schw ellw ert noch erm ittelt, so ergibt sich die Einreihung in die B augrundklassifizierung nach T erzag h i9).
Dafi es u n bedingt erforderlich ist, ungestorte Proben ais G rundlage fiir die Setzungsanalyse bei Ton zu verw enden, hat kiirzlich C a s a g r a n d e 10) in einer w ertvollen A rbeit iiber die S truktur der Tone gezelgt.
B. D ie M e c h a n ik d e r S e tz u n g e n b e i S an d .
In die S etzungsvorgange im Sandboden Ist in den letzten Jahren ebenfalls unsere Einsicht erheblich gew achsen. W ahrend noch vor einigen Jahren die A nslchten iiber den Einflufi der FlachengrOfie auf die Setzungen stark auselnandergingen, ist durch um fangreiche V ersuche und U nter
suchungen in Freiberg und Wien die Frage w enigstens fur kleinere Flachen bis 1 m Durchm., w ic sie fiir P robebelastungen verw en d et w erden, vollstandig gekiart w orden. In dem Aufsatze von K o g l e r „U ber Bau- g rund-P robebelastungen*n ) sind die w ichtigsten V ersuchsgrundlagen der F reiberger V ersuche ver5ffentlicht, die von G o e r n e r 12) durchgefuhrt w urden. A i c h h o r n 13) hat die V ersuchsergebnisse erw eitert und sie rechnerisch zu erfassen versucht. Zu g leicher Zeit h at S c h e l d i g 1-1) in Terzaghis Laboratorium in Wien die Form anderung einer Sandzelle u n ter den verschiedensten H auptspannungsverhaitnissen untersucht. Das daraus abgeleitete V erfahren fiir die Setzungsanalyse von Lastkórpem auf Sand verm ag die V ersuchsergebnisse ebenfalls theoretlsch vollstandig zu erkiaren.
Die neuen E rgebnisse lassen sich w ie folgt zusam m enfassen:
1. Im Sand nim m t die G r e n z b e l a s t u n g nahezu im geraden Vcr- haitnisse m it der G r ó f i e d e r L a s t f l a c h e zu; d. h. je grOfier die L ast
flache, desto grófier ist die B elastung, die aufgebracht w erden mufi, um die F estigkeit des Sandes zu iiberw inden. Mit z u n e h m e n d e r G r t i n - d u n g s t i e f e nim m t die G renzbelastung w eiter sehr rasch zu, w obei ihre relative Zunahm e vom V erhaltnis der G riindungs- tlefe zur m ittleren Breite der Lastflache abhSngt.
Die G renzbelastung ergibt sich aus der L astsenkungskurve und entspricht d er m ittleren B odenpressung, bei der die Setzungskurve nahezu lotrecht wird.
Fiir dlchten Sand Ist dieser „Ruck“
scharf ausgepragt und daher die G renz
belastu n g eindeutig zu bestim m en. Fiir losen Sand ist die K urve stetlg ge- kriim m t, die G renzbelastung daher nicht so eindeutig fcstzustellen.
G enaue W erte fiir die G renzbelastung sind erst fiir kleine Lastfiachen versuchs- mafiig erm ittelt. W erte aus P ro b e
belastungen mit Lastfiachen bis zu 1 m Durchm. bestatlgen das lineare G esetz befriedlgend. Fur grOfiere Lastfiachen
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O Oz 0,s 0,e 7,0 U m *
Abb. 7. GrOfienordnung d er G renzbelastung von Sand
an der O berilache.
8) V orbericht, 1. Internat. Kongrefi fiir Brtickenbau und H ochbau, Paris, Mai 1932.
9) O ber die Technik dieser V ersuche slehe T e r z a g h i s Ingenleur- geologie und G i l b o y , Soli Mechanlcs Research. Pap. A mer. Soc. Civ.
Eng. 1931 (Nov.), ferner FuBnote 10.
10) A. C a s a g r a n d e , The structure of clay and its im portance in foundation engineering. Publications, M ass. Inst. of Techn. 1932.
n ) K ó g l e r , O ber B augrundprobebelastungen. Bautechn. 1931, H e ft24.
12) G o e r n e r , O ber den EinfluB der Fiachengrófie auf die Einsenkung von G rundungskdrpern. D issertation Freiberg 1928. G eologie und Bau- w esen 1932, H eft 3.
13) A i c h h o r n , O ber die Z usam m endriickung des Bodens infolge órtlicher Belastung. D issertation Freiberg 1931. G eologie und B auw esen 1932, H eft 1.
14) S c h e i d i g , V ersuche iiber die Form anderungen von Sand bei verschiedenen H auptspannungsverh31tnissen und ihre A nw endung auf die Setzungsanalyse von Lastkórpern auf kOrnlgem Baugrunde. W ien 1931 (Versuchsberlcht). Die w ichtigsten Ergebnisse sind von T e r z a g h i auf dem Pariser Kongrefi, M ai 1932, vorgetragen w orden und im V orbericht (s. Fufinote 8) enthalten.
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DIE BAUTECHNIK
S c h e i d i g , N euere V erfahren in der A nalyse und Y orhersage von B auw erksetzungen Pa c h scin -m i. a. ges. B a u in g e n ie u rw e sen
zunehm en, Ist der S e t z u n g s b e t r a g — bei gleicher B odenpressung — a b h a n g i g v o n d e r F i a c h e n g r ó f i e . Bei gleicher B odenpressung nehm en die Setzungen — von sehr kleinen Flachen angefangen — zuerst rasch ab und steigen nach E rreichen eines M inim um s Iangsam w ied er an (Abb. 8)13).
3. G r ó f i e n o r d n u n g d e r S e t z u n g und Lage des M inim um s der S etzung in d en K urvcn Abb. 8 sind in s e h r h o h e m M a B e v o n d e r L a g e r u n g s d l c h t e des Sandes abhangig.
4. Die V ertellung der Setzungsanteile nach der Tiefe zu ist ebenfalis ausfiihrlich stu d lert w orden an starren Platten bis zu 1 m Durchm. auf Sanden v erschiedener D ichte (Abb. 9).
Den Stadien I, II, III, IV des L astsetzungsdiagram m s entsprechen ver- schledene Form en I, II, III, IV des Tiefensetzungsdiagram m s (Sum m en- kurve der Setzungen). Aus den D Ifferenzkurven (E inheitsdehnungen) der lotrechten Z usam m endriickungen jed er Schicht ist die M echanik des S etzungsvorganges ohne w eiteres erkennbar. W ahrend im Stadium II Zusam m endriickung u n d seitliches A usw eichen die E insenkung ver- u rsach en , w ird sie im Stadium III vom seitlichen A usw eichen be- herrscht, das schliefilich den Bruch herbeifiihrt (Stadium IV).
---ji Man beachte das W andern des M axim um s der E inheitssetzung von d er O berfiache iń die Tiefe m it zu nehm ender Last. Die Erscheinungen sind von der Fiachengrófie abhangig und, w ie er- stehen em pirische W erte noch aus. Fiir dichten Sand ist die GróBen-
ordnung der G renzbelastung an der O berfiache aus Abb. 7 zu ent- nehm en. Die G renzbelastung nim m t mit der Fiachengrófie und Griin
sehr Meine Fiac/ien grotie Aachen
dichter Sond ■ s
Abb. 8 a. L astsetzungsdiagram m e.
se n kre ch te\
Zusammen driickung je Schicht (Differentialkum)
in der /tchse dicht 0'Hn-
dereinzeinen ' Punkte x unter dem tastrande 700cm d
bez yF Abb. 8 b . Fiachensetzungsdiagram m .
d u n g stiefe so rasch zu, daB sie zur B eurteilung d er zulassigen Belastung eines S a n d b o d e n s eine u n tergeordnete Rolle spielt. Hierfiir sind allein die Setzungsgrófien maflgebend.
2. Bei maBigen B elastungen, d. h. bei solchen B elastungen, bei denen die Setzungen noch halbw egs in geradem Verh31tnis m it dem B odendruck
Abb. 9 a bis c. Tiefensetzungsdiagram m e.
w ahnt, zunachst unter Platten bis 1 m Durchm. erforscht. (SchluB folgt.) 1C) Vgl. FuBnote 11 bis 14. F erner P re B , B augrundprobebelastungen, ihre A usw ertung und die an den B auw erken gem essenen Setzungen.
Bautechn. 1932, H eft 30, S. 391.
A lle R ech te v o rb e h a lte n .
D er R ostgrad und sein e praktisch e B ed eu tu n g.
V on D ipl.-Ing. H an s H e b b e rlin g , M iinchen.
Die verhaitnism afiig sicherste G rundlage zur B ew ertung von Rost- schutzfarben bilden bekanntlich die sogenannten „ F r e i l a g e r v e r s u c h e “ : E ntrostete E isenplatten von m óglichst einheitlicher Form und GróBe w erden m it den verschiedensten Praparaten gestrichen und u n ter gleichen aufieren Bcdingungen jah relan g Wind und W etter ausgesetzt. Sowohl b ei der H erstellung wie auch bei der Beobachtung derartiger V ersuchsanstriche ergeben sich jedoch erfahrungsgem aB gew isse Schw ierigkeiten, die das E ndurteil sow ohl in giinstigem wie auch in ungiinstigem Sinne beeinflussen kónnen.
V or allem ist es, w ie H ó p k e in einer beachtensw erten B roschiire1) ausfiihrt, fast unm óglich, die A nstrlche technisch voiikom m en einheitlich auszufiibren. Man sollte d aher zur E ntrostung w ie auch zum A nstreichen, gleichvlel nach w elchem V erfahren g earb eitet w ird 2), tunlichst ein und dieselbe Person heranziehen. Indessen verbiirgt auch diese V oraussetzung keine vóllige G ew ahr fiir gleichartige Ergebnisse. „Ein M ensch ist nicht jed en Tag In der gleichen Stim m ung*, schreibt H ó p k e , „seine Art zu streichen w echselt". Auf G rund seiner U ntersuchungen kom m t H ó p k e zu dcm SchluB, daB m an aus „subjekttven* G riinden bei ein und der- selben Person bezilglich des M aterialaufw andes vorerst mit einem „Unsicher- heitsfaktor" von ± 10 % rechnen mufi.
Die andere nicht m inder grofie Schw ierigkeit liegt darin, dafi es bisher zur B eurteilung d er V ersuchsergebnisse keinen halbw egs sicheren Wert- m esser gab. W erden derartige V ersuchsplatten nach etw a zw eijahrlger
B ew itterung einer allgem einen Besichtigung unterzogen, so findet der eine B eschauer eine P latte „verhaitnism aBig gut e r h a l te n \ vor der ein anderer bedenklich die Nase riim pft. Ein d ritter m eint, daB ein Rostfleck m itten auf der P latte „garnichts* b ed eu te , den ein v ierter ais „Sym ptom weit- geh en d er Zersetzung* betrachtet. Die V erw irrung steigert sich, sobald zw ei P latten, die mit g l e i c h e m M ateriał b e h an d elt w orden sind, auf- fallige U nterschiede zeig e n , was im m erhin infolge ungleichfórm iger Z usam m ensetzung des E lse n s3) und an d erer Zufalligkeiten einm al vor- kom m en kann.
Um dieser U nsicherheit zu begegnen, ist man seit langem bestrebt, den jew eiligen G rad der R ostbildung, kurz „Rostgrad* genannt, zahlen- mafilg zu norm en. Der erste bem erkensw erte Schritt dazu war die vom Norm enausschufi des „D eutschen V erbandes fur die M aterialpriifungen der Technik* ausgearbeitete „ N o r m a i s k a l a z u r B e s t i m m u n g d e s R o s t g r a d e s " 4): Ist der Rost gleichfórm ig oder annahernd gleichfórm ig iiber das V ersuchsfeld verteilt, so wird die R ostbedeckung u nm ittelbar in Prozenten der G esam tfiache geschatzt. Bei ungleichfórm iger R ostverteilung em pfiehlt es slch, das V ersuchsfeld in eine zw eckentsprechende Anzahl gleich grofier Fiachenstiicke aufzuteilen, jed es davon selb stan d ig abzu- schatzen u nd daraus das arithm etische M ittel zu berechnen.
B e i s p i e l . Von 10 gleich grofien Fiachenstiicken eines Versuchs- feldes werde fiir 5 eine 14,5°/o*ge > 3 eine 10,2°/olge ur>d fiir 2 eine
J) Dr. F. H ó p k e , Beitrag zur technischen Priifung von Rostschutz- farben, S. 6 u. f. B euth-V erlag, Berlin.
2) Fiir S andstrahlentrostungen em pfiehlt H ó p k e einen G eblasedruck von 2 at bei e in e r D iisenw elte von 10 mm.
3) U ngleichm afiigkeiten in der chem ischen Z usam m ensetzung des Eisens geben bekanntlich zur A usbildung elektrischer Potentialdifferenzen und som it zur E ntstehung rostfórdernder Lokalstróm e Anlafi. Vgl. R a g g , Vom Rost und Eisenschutz, S. 13 u. f.
4) DIN; D VM -Norm blatt Nr. 3210.
