DIE BAUTECHNIK
6. Jahrgang B E R L IN , 27. Januar 1 9 2 8 . H eft 4
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e - f des Mittelspeich)
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Westschleuse
A u fsich t wagerechter Schnitt ' (ohne Erdüberschüttung) durch das unterste decken
gespült wird. Um die B auw erke in dem bezeichnetem G ebiet für die Anfuhr der G eräte und Baustoffe zugänglich zu machen, sind besondere
13) V ergl. u. a. .D ie B autechnik“ 1926, H eft 5, 13 u. 14,
freigelegt und durch K linkerschicht in säurefestem Mörtel abgedeckt. Da
rauf w urde die Isolierschicht g eleg t und diese an den Seitenw änden des Bauwerks nach dessen A usführung hochgezogen. Als Isolierschicht wird in einfachen Fällen m ehrfache A sphaltpappe mit G oudronzw iscben- und
D ie w ich tigsten A rbeiten der R eich sw asserstraß en verw altu n g im Jahre 1927.
Alle R ech te V orb eh alten . Von M inisterialdirektor G ä h rs, Berlin.
(Fortsetzung aus H eft 3.) 4. E l b e g e b i e t u n d M i t t e l l a n d k a n a l .
An der E lb e w urden über die gew öhnlichen U nterhaltungsarbeiten hinaus eine Reihe von M aßnahm en durchgeführt zur E rhaltung und V er
besserung des Fahrw assers an ungünstigen Stellen.
Auf der seit 1919 im Bau befindlichen Strecke des M i t t e l l a n d k a n a l s von H annover nach Peine und am H ildesheim er Zweigkanal wurden im Jahre 1927 die Arbeiten so w eit b e
endet, daß für den 1. April 1928 mit der A ufnahm e des Probebetriebes zu rechnen ist. Als bem erkens
w ertestes Bauwerk ist die D oppel- Schleusenanlage bei A nderten zu erw ähnen, über die sich im Schrift
tum bereits verschiedentlich An
gaben fin d en .1:!) Abb. 7 zeigt die Ansicht der Schleuse vom Unter- hafen aus mit der Schalung für die über das U nterhaupt führende Straßenbrücke, dem Pum pengebäude rechts, dem B etriebsgebäude auf der Schleusenplattform und den Kranen für die Bauausführung.
Abb. 8 zeigt den G rundriß der Schleuse, Abb. 9 Schnitte durch die Speicheranlage.
Die größte A rbeit, die auf G rund des A rbeitsbeschaffungsprogram m s in Angriff genom m en w urde, ist die Fortsetzung des M ittellandkanals über Peine hinaus nach Burg am Ihle-Kanal. Das W esentliche hierüber ist bereits in der „Bautechnik“ 1927, H eft 50, nach einem V ortrage des G eheim rats V o lk m itgeteilt.
Von besonderem technischen Interesse sind un ter den begonnenen Ausführungen für die Fortsetzung des M ittellandkanals die Arbeiten im D röm ling und die an der hohen D am m strecke nördlich M agdeburg.
Im Dröm ling liegt auf der in Angriff genom m enen Strecke zwischen V orsfelde und Rühen im Ü berschw em m ungsgebiet der A ller nordw estlich Ö bisfelde auf sandig-kiesigem U ntergrund eine moorige Torfschicht, die die von der D röm linggenossenschaft genutzten ausgedehnten W eide- und W iesenflächen trägt. Die Rücksicht auf den Bestand der K ulturfläche zw ingt für den K analaushub zu einem Verfahren, das ohne eine Senkung des G rundw assers auskom m t. Das B augelände ist infolge des hohen W assergehalts des U ntergrundes für Erdtransportzüge nicht benutzbar.
Nach eingehenden V oruntersuchungen w urde zur A usführung das V er
fahren der H ydrotorfgesellschaft bestim m t, bei dem der M oorboden von einem schw im m enden Eim erbagger in einen mit dem Bagger vereinigten Bottich gebaggert, durch W asserstrahl mit hohem Drucke zerkleinert und m ittels Spezialpum pen durch Rohrleitungen zu den Ablagerungsflächen
Abb. 7. Schleuse A nderten, A nsicht vom U nterhafen aus.
hochw asserfreie D äm m e durch das M oorgelände hindurchzutreiben. Die B austellen selbst müssen kunstvoll nach B eseitigung der M oorschicht mit dichten Ringdeichen um schlossen und geschützt w erden.
Für die A usführung des hohen D am mes nördlich von M agdeburg ist ein kom biniertes Schütt- und Spiilvcrfahren gew ählt, wie es in Amerika für ähnliche B auausführungen schon m ehrm als angew endet und neuerdings
im m itteldeutschen B raunkohlen
bergbau erprobt ist. Der Boden wird durch Eim erbagger in geeig
neten Feldern seitlich des Dam m es entnom m en, mit Rollwagen an den Damm herangefahren und zunächst zur S chüttung von zwei Dämmen v erw en d et, die längs der beiden äußeren Böschungen des K anal
dam m es verlaufen. Auf diesen D ämmen w ird das w eitere Damm- m aterial gekippt und m it Spüistrahl der M itte des K analdam m es zu
g e sp ü lt, bis die zw ischen den Seitendäm m en liegende M ulde g e füllt und dam it der eigentliche D am m körper h erg estellt ist.
U nter den Bauarbeiten des Jahres 1927 finden sieb auch ver
schiedene Brücken- und D ükerbauten. Ihre A usbildung entspricht im großen und ganzen dem H erköm m lichen. Nur sind die M aßnahm en bem erkensw ert, die fast bei allen Bauwerken notw endig w erden, um das Bauwerk der ungünstigen Einw irkung des Grund- und Bachwassers zu entziehen. Bei
nahe im gesam ten K analgeiände zeigt das W asser betonschädliche Be
schaffenheit. Bei tragfähigem Baugrund w urde die Sohle trocken- und Querschnitte
Längsschnitte
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Abb. 8 . Schleuse A nderten, G rundriß.
wagerechter Schnitt durch die Ver
blendung der Kammermauern
Abb. 9. Schleuse A nderten, Schnitte durch die Speicher.
48 b l E B A U T E C H N I K , l i e f t 4, 27. J a n u a r 1928.
Abb. 12. E m scher-D üker, H erstellung der Schalung für die Rohre. Abb. 13. E m scher-D üker, Ansicht des U nterhauptes.
Abb. 10. H erstellung von A lkazcm entbetonpfählen.
Deckanstrichen, in schw ierigen Fällen Bleiisolierpappe verw endet. Bei w enig tragfähigem Baugrunde wurden in einem Falle A lkazem entbeton- pfähle verw endet, die bereits drei Tage nach der Betonierung ohne Nach
teil geram m t w erden konnten. Abb. 10 u. 11 zeigen die H erstellung der Pfähle und die Ramm arbeiten an der Florabrücke bei N euhaldensleben.
Das M auerwerk wird auch in diesen Fällen mit Isolierschicht umhüllt.
Gegen die Beschädigung der Düker von innen her w erden die W andungen mit einem w iderstandsfähigen Putz versehen, ln einfachen Fällen wird das tragende M auerwerk ganz in Hochofenzem ent hergestellt, dem ein geringer Zusatz von Traß beigegeben ist.
5. W e s e r g e b i e t u n d E m s - W e s e r - K a n a l .
An der W eser haben die gew öhnlichen U nterhaltungsarbeiten durch die B eseitigung von Fehlstellen auf der Strecke zwischen M ünden und Minden sowie durch die W iederherstellung der infolge des außergew öhnlichen H ochwassers vom Januar 1926 zerstörten Ufer- und Strom w erke eine er
hebliche V erstärkung erfahren. Für die bei H am eln vorgesehene neue Schleppzugschleuse ist mit den einleitenden Bauarbeiten begonnen worden.
Die bei Rinteln über die W eser führende Straßenbrücke, die w egen ihrer engen und zum Stromstrich ungünstig gelegenen Durchflußöffnungen ein gefährliches Schiffahrthindernis bildete, ist abgebrochen und durch eine neue, in erster Linie durch die Ü berführung einer elektrischen Kleinbahn erforderlich gew ordene Brücke ersetzt w orden, die die Strom w eser mit einer Öffnung überspannt. D er Bau der neuen Brücke und dam it die Beseitigung der G efahrenstelle für die Schiffahrt hat sich dadurch er
möglichen lassen, daß die Reichsw asserstraßenverw altung einen Zuschuß zu den Baukosten geleistet hat.
Die V orarbeiten für den Ausbau der W eser von M ünden bis Minden wurden fortgesetzt. Sie erstrecken sich auf die K analisierung der W eser von M ünden bis Beverungen, den erw eiterten A usbau der W eser von Beverungen bis Minden und den Bau einer Schleuse bei Em m erthal zur Ü berw indung der Latferder Klippen.
Die im Jahre 1926 begonnenen V orarbeiten für die dringend erforder
liche Kanalisierung der M ittelw eser von Minden bis Bremen gehen ihrem Ende entgegen.
Am Ems-W eser-Kanal sind in letzter Zeit D am m strecken, die bisher als völlig dicht galten, undicht gew orden. Um D am m brüche mit ihren großen Gefahren für Leben und Eigentum der A nlieger zu verm eiden, wurden die zur Sicherung und V erstärkung der Dämme erforderlichen
A rbeiten nach B ereitstel
lung ausreichender M ittel sofort in Angrifi genom men.
Für den H a n s a - K a n a l , der die Schaffung einer W asserstraßenver
bindung für 1000-t-Schiife zw ischen dem rheinisch
w estfälischen Industrie
g eb iet und den deutschen Seehäfen B rem en, H am burg und Lübeck b e zw eckt, sind Vorarbeiten zur Prüfung der Bau
w ürdigkeit im G ange. Erst nach ihrer D urchführung wird es möglich sein, in technischer und w irt
schaftlicher B eziehung zu d er Frage des K analbaues abschließend Stellung zu nehm en.
6 . W e s t l i c h e K a n ä le . Am D o r t m u n d - E m s - K a n a l ist mit der H er
stellung zw eiter Fahrten zur U m gehung m ehrerer der Schiffahrt hinderlichen E ngstellen, in denen der
sonst rd. 30 m b reite K analspiegel auf nur 18 m eingeschränkt wird, begonnen w orden. Besonders mißlich w aren die V erhältnisse an der K reuzung des Kanals mit der Emscher, wo nach W iederherstellung des bei der Besetzung des Ruhrgebietes zum Teil gesprengten Em scherdükers nur noch 13,75 m B reite verblieben w aren und auf einer Strecke von etw a 700 m noch zw ei w eitere Engpässe liegen.
Die zw eite Fahrt erhält eine W asserspiegelbreite von 32 m bei norm alem und 34,50 m b ei angespanntem W asserstande.
Die größte W assertiefe ist 3,00 bezw . 3,50 m in der M itte. Das K analprofil ist m uldenförm ig. D er w asserhaltende Q uerschnitt bei ange
spanntem W asserspiegel beträgt 83,78 m 2.
Im neuen E m scherdüker wird die bei HHW rd. 100 m 3/S ek. führende Em scher unter der zw eiten Fahrt hindurchgeführt. Der n eue D üker erhält denselben w asserführenden Q uerschnitt von 58,9 m 2 w ie der vorhandene.
H ierfür sind drei E isenbetonrohre angeordnet von je 5,34 m 1. W. und 85 cm W andstärke. Jed es Rohr b esteh t aus zw ei Schüssen von annähernd 15 m Länge, die unter sich und am A nschluß an die D ükerhäupter mit einer doppelten K upferblechdichtung verbunden w erden. Abb. 12 zeigt die Rohrschalung unter der Stirnm auer des U n terhauptes und die Schalung des A nschlusses der D ükerrohre (rechts) an die S tirnm auer (Mitte) vom U nterhaupte aus gesehen. Die infolge von B ergsenkungen (Unterhöhlungen) etw a auftretenden Kräfte w erden durch eine besonders starke Eisenbew ehrung d er Rohre aufgenom m en. Die ursprünglich als Schutz gegen Säuren ln A ussicht genom m ene K linkerverblendung ist zunächst noch nicht ein
geb au t w orden. Die H äupter sind m assiv und verm itteln durch trom peten
förm ige Erw eiterungen den Ein- und A uslauf der Em scher, und zw ar in Abb. 11. Rammen von Betonpfählen an der F lorabrücke bei N euhaldenslebcn.
Abb. 14. K üstenkanal, M ooraushub m ittels Löffelbaggers.
der W eise, daß das Klein- und M ittelw asser nur das m ittlere Rohr durch
fließen, und daß die seitlich davon liegenden, durch Zwischenw ände von
einander getrennten Rohre nur bei H ochw asser in W irksam keit treten.
Zu diesem Zwecke liegen die Ein- und Ausläufe der seitlichen Rohre um 2,14 m h öher als der Ein- und A uslauf des m ittleren Rohres. (Abb. 13 zeigt die Ansicht des U nterhauptes.) Einer späteren V ertiefungsm öglichkeit d er Em scher und der D ükerhäupter um 4 m wird dadurch Rechnung g e tragen, daß die Ein- und Ausläufe zu den Rohren in M agerbeton h er
g estellt sind, der später nach Bedarf beseitigt w erden kann.
Etwa 500 m vom nörd
lichen Ende der zw eiten Fahrt entfernt w ird eine Provinzialstraße mit einer zw eigleisigen Straßen
bahn auf einer Brücke aus St 48 von 41 m Stützw eite überführt. In V erbindung mit der Brücke wird als G egen
stück zu dem bei km 2,6 des vorhandenen Kanals liegenden segm entförm i
gen Sicherheitstor ein H u b t o r als Sperrtor ein
gebaut. Dieses ist an vier Kragträgern aufge- hüngt, die an den End
portalen und den nächsten K notenpunkten des O ber
hauptes der Brücke an
geordnet sind. Ein be
sonderer Träger für das Sicherheitstor ist bei die
ser Bauart erspart w orden.
Die Bewegungsvorrichtungen (A ntriebsm aschinen und G egengew ichte) des Sicherteitstores w erden in beiderseitigen Torhäuschen untergebracht. Die K analw asserspiegelbreite wird an dieser S telle, w ie am neuen Emscher- diiker, 30 m betragen. — Mit der F ertigstellung der zw eiten Fahrt ist etw a im H erbst 1928 zu rechnen.
Eine w eitere zw eite F ahrt ist bei Olfen in Angriff genom m en, wo sich auf einer 8 km langen Strecke nicht w eniger als sieben E ngstelien (fünf Brückenkanäle bezw . W egunterführungen und zwei Sicherheitstore) befinden.
Die V orarbeiten zur Erlangung eines Entw urfs für eine Erw eiterung des ganzen D ortm u n d -E m s-K an als für Schiffe von 1500 t Tragfähigkeit, die im V erkehrsbelange dringend erforderlich ist, w urden fortgesetzt und annähernd fertiggestellt.
Am K ü s t e n k a n a l ist die E rw eiterung des H u n te-E m s-K an als 14) für 6 0 0 -t-S ch iffe von O ldenburg bis K am pe nahezu vollendet. Die Füllung des Kanals und die Inbetriebnahm e der neuen Schleuse bei O ldenburg ist für das Frühjahr 1928 in A ussicht genom m en. An der Fortsetzung des Kanals nach W esten zwischen K am pe und der oldenburgischen Landes
grenze wird zunächst auf Kosten O ldenburgs gearbeitet.
u ) Vergl. „Die Bautechnik“ 1927, H eft 22.
Abb. 15. Kanal W esel-D atteln, Schleuse mit Hubtor.
Auf dem w estlich anschließenden preußischen G ebiete w ar im Jahre 1925 zur E ntw ässerung der rechtsem sischen M oore von einem zu diesem Zweck g eb ild eten V erbände die H erstellung eines H auptvorfluters ln Angriff g e nom m en. Am 1. A p ril,1927 w urde dessen w eiterer A usbau zu einem Kanal für 600-t-S ch iffe von der R eichsw asserstraßenverw altung über
nom m en, so daß schließlich eine V erbindung für 600-t-S chiffe zwischen dem D ortm u n d -E m s-K an al und der unteren H unte en tsteh t, die den Namen K üstenkanal erhalten hat. Um das Moor m öglichst trockenlegen zu kö n n en , w ird der Kanal in den S anduntergrund eingeschnitten, nach
dem das darüberliegende, bis zu 5 m m ächtige Moor beseitigt ist. Von der U nternehm erfirm a w ird mit gutem Erfolge zum M ooraushub ein Löffel
bagger verw endet, der auf dem freigelegten Sand läuft und bei 1 m 3 Löffellnhalt infolge günsti
gen F üllungsgrades eine durchschnittliche Stunden
leistung von 85 m 3 er
zielt (Abb. 14).
Der neue K a n a l W e s e l — D a t t e l n wird ln einem G ebiet erb au t, in dem überall K ohlenfelder vorhanden sind und teil
w eise auch schon K ohlen
bergbau betrieben wird.
Die einzelnen B auwerke m üssen daher den Boden
senkungen infolge des A usbaues der Kohlenflöze ohne G efahr folgen kön
nen. B esonders gilt dies von den Schleusen des Abb. 17. Schleuse D orsten,. Kanals. Bei diesen miis- H erstellung des G ußbetons. sen unter allen U m stän
den die H äupter bruch
sicher sein und deshalb im G rundriß m öglichst klein gehalten w erden.
Zu diesem Zw ecke w erden am Kanal W esel—-Datteln als V erschluß
vorrichtungen H ubtore (vergl. Abb. 15) verw endet, die gleichzeitig die Schützöffnungen zum Füllen und E ntleeren der K am m er enthalten.
Zur V ernichtung der lebendigen Kraft des W assers sind in geringem A bstande vor den Schützöffnungen der O bertore ein oder m ehrere V er
teilungsbalken ein g eb a u t, die nach den darüber angestellten M odellver
suchen 15) wie ein großes Sieb w irken und das W asser in einem gleichm äßigen und ruhigen Strom in die Schleusenkam m er eintreten lassen. Belm U ntertor sind keine besonderen E inrichtungen zu diesem Zw ecke notw endig.
Die H ubtore w erden an besonderen üb er ihnen errichteten eisernen H ubgerüsten m ittels Seile aufgehängt und durch W indw erke auf und ab bew egt. H ierbei wird der größte Teil des G ew ichts durch G egengew ichte ausgeglichen. Die V eränderlichkeit des Torgew ichtes beim Ein- oder Aus
tauchen in der Schleusenkam m er wird durch eine spiralförm ige Seil
trom m el berücksichtigt.
I3) Eine ausführliche A bhandlung über diese V ersuche aus der Feder der H erren O berregierungs- u n d -b a u ra t B o c k und Dr. N a b e r m a n n wird dem nächst in der „B autechnik“ zur V eröffentlichung gelangen.
Abb. 16. Schleuse D atteln, H erstellung des G ußbetons.
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Ilvesheim.
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Pol/kies | WiederauffüHung
48 D I E B A U T E C H N I K , Hef t 4, 27. J a n u a r 1928.
Am Kanal W esel— Datteln w erden sechs Schleusen g eb au t, deren jed e eine nutzbare K am merlänge von 225 m und eine nutzbare Breite von 12 m erhält. Bei vier dieser Schleusen sind die Kammermauern aus Beton hergestellt, und zw ar unter V erw endung von G ußbeton, der sich recht gut bew ährt hat. Das M auerwerk erhält große Festigkeit und wird vor allen Dingen auch recht dicht. Außerdem wird bei entsprechend guter Baustelleneinrichtung die Bauzeit erheblich eingeschränkt. An der Schleuse D atteln gelang es durch die V erw endung des G ußbetons, das G esam tm auerw erk von 93000 m3 in sieben M onaten vollständig fertig
zustellen. Für das Betonm auerw erk wird bei den Kamm erm auern eine Mischung von 1 Z em ent, 0,6 Traß, 4 R heinsand, 6 R heinkies, bei den Häuptern 1 Zement, 0,6 Traß, 3 Sand, 4,5 Kies verw andt. Bei Hochofen
zem ent ist der Traßzusatz auf 0,3 Teile eingeschränkt. Im Rheinkies und Rheinsand sind die verschiedenen K orngrößen des Sandes im allgem einen so gleichm äßig v erteilt, daß gute G ießbarkeit des G ußbetons und große Dichtigkeit des fertigen Betons gesichert ist. W ährend im rheinisch- westfälischen Industriegebiet Rheinkies und Rheinsand gew öhnlich in ge
mischtem Zustande so, wie er in dem Rhein gebaggert wird, zur Ver
w endung komm t, w urde hier Sand und Kies getrennt angeliefert und da
durch eine genaue Kontrolle über das M ischungsverhältnis zwischen Sand und Kies erreicht. Dies V erfahren hat sich außerordentlich gut bewährt.
Abb. 16 zeigt die Schleusenbaustelle D atteln mit verschiedenen Gießtiirmen, die beweglich sind und längs der ganzen Schleusenkam m er verschoben werden konnten. Abb. 17 zeigt eine ähnliche Einrichtung mit f e s t e n G ießtürmen für die Schleuse Dorsten. Bei dieser A usführung m ußte ein Gießturm einm al um gebaut w erden, ein Um stand, der jedoch w eder w egen der Kosten noch etw aiger Z eitverluste von B edeutung ist.
Bei der Schleuse H ünxe w urde nach Freilegung der Baugrube fest
gestellt, daß der U ntergrund die großen Pressungen einer massiven Schleusenkam m erw and nicht aufnehm en konnte. Es fanden sich an ver
schiedenen Stellen der Schleusensohie weiche, breiartige Bodenarten vor.
Den hierdurch entstehenden Schw ierigkeiten ist man dadurch aus dem W ege gegangen, daß die K am m erw and aus Spundw andeisen hergestellt w urde, und zwar aus K astenprofileisen der D ortm under U nion, die mit Beton ausgefüllt w erden (Abb. 18). Die beiden H äupter dieser Schleuse sind jedoch aus Beton hergestcllt, da hier der U ntergrund verhältnism äßig gut w ar und durch entsprechende A bm essungen der H äupter sich erreichen ließ, daß die Bodenpressungen des U ntergrundes in erträglichen Grenzen blieben. Die Spundw andeisen der K am m erwände w erden nach hinten durch zwei übereinander angeordnete A nker mit Rückhaltspundw änden verbunden. Die R ückhaltspundw ände sind 15 m von der Kammerwand entfernt und bestehen aus Spundw andeisen, Bauweise Larssen der Dort- m under'U nion. An der Sohle der Kam rner 'vird ein 2 m starker Spann- balkcn zwischen den einzelnen Kammerwünden eingezogen, durch den eine dritte Absteifung der Spundw and bew irkt wird (Abb. 19). Die Bau
ausführung in Spundw andeisen hat den großen Vorzug, daß sie rasch vor sich geht und die Kosten niedriger w erden als bei massiver Bauweise.
Um einen größeren Rostschutz zu erzielen, ist das Eisen der Spundw ände und der sonstigen K onstruktionsteile mit einem Zusatz von etw a 0,25 bis 0 ,3 5 % Kupfer versehen w orden.18) Im übrigen wird durch den sorg
fältigen Anstrich der Eisen dafür gesorgt, daß Korrosionsangriffe auf rs) Vergl. »Die B autechnik“ 1927, Heft 34.
das Eisen möglichst ver
hindert w erden.
7. R h e i n g e b i e t . Im R heingebiet nim m t die A ufrechterhaltung der Solltiefen des Rheinfahr
w assers selbst (unterhalb K ö ln 17) 3,00 m unter Gl. W.
1923, zw ischen Köln und St. G oar 2,50 m unter Gl. W. 1923, oberhalb St. G oar bis Straßburg- Kehl 2,00 m unter Gl. W.
1923) die T ätigkeit der W asserstraßenbehörden ständig in Anspruch. An den ungünstigen Stellen sind hier dauernd Nach- und Ergänzungsregu
lierungen kleineren und größeren Umfangs im G ange. Insbesondere sind im verflossenen Jahre bei Ü rdingen, im Binger Loch (V erbesserung des zw eiten Fahrwassers), bei N acken
heim, bei W orms, sow ie auf der Strecke zwischen
Mannheim und Sondernheim V erbesserungsarbeiten ausgeführt w orden.
In den N ebenflüssen haben besonders die E rgänzungsarbeiten für die bisher unvollständige Lahnkanalisierung gefördert w erden können (neue Staustufen bei D ausenau, Nassau und Diez). Am U nterm ain sind die V orbereitungen für die hier geplante U m kanalisierung (U m bau der Strecke K ostheim —Frankfurt von fünf auf drei Staustufen m oderner Art unter gleichzeitigem A usbau der b isher unausgenutzten W asserkräfte) so weit
17) V ergl. »Die B autechnik“ 1927, Heft 37 u. 41.
Abb. 18. Schleuse H ünxe, Ramm en der eisernen K am m erw ände.
Auffüllung A uffüllung
Abb. 19. Schleuse H ünxe, Q uerschnitt durch die Kammer.
Ziegelhaus«!.
/if*Dossenheim
Haartass
KniijunJach
/'Doppel-Schleuse \ _
>Staustufe Heidelberg^ wg Weh'r (
Schleuse
Staustufe Wieblingen Schwabenhewn
Hauptkraftiverl
Königstuhl
'm it Eruänzungs- / s ' ^ f t w e r k ' y C ,
Abb. 21. Staustufe W ieblingen und H eide!
berg, Lageplan.
8 . D ie N e c k a r k a n a l i s i e r u n g .
Für den A usbau des Neckars zu einer W asserstraße für Schiffe mit 1200 t Ladefähigkeit unter gleichzeitiger A usnutzung der W asserkräfte sind nach dem vorliegenden B auentw urf für die 201 km lange Strecke zwischen M annheim und Plochingen mit 160,70 m G efälle 26 Staustufen vorgesehen.
Mit den Bauarbeiten ist im Jahre 1921 begonnen w orden. Fertiggestellt und in BetrieÜ genom m en sind bis jetzt die beiden Staustufen zwischen Mannheim und H eidelberg, nämlich L a d e n b u r g (1927) mit 10 m und W i e b l i n g e n mit 8,5 m sowie die Staustufe N e c k a r s u l m unterhalb H eilbronn m it 8 m G efälle. Bei diesen drei Staustufen sind Seitenkanäle von 7,6, 5,4 und 5,11 km Länge vorhanden. Abb. 20 zeigt den Lageplan
der Staustufe Ladenburg, Abb. 21 den der Staustufen W ieblingen und H eidelberg.
Die K raftwerke der drei Stufen haben eine durchschnittliche Jah res
erzeugung von zusam m en rd. 100 Mill. kWh, die auf G rund langfristiger V erträge von den nächstgelegenen E lektrizitätsunternehm ungen abgenom men w erden. F ertiggestellt sind seit m ehreren Jahren auch die Staustufen U n t e r t ü r k h e i m und O b c r t ü r k h e i m oberhalb Stuttgart, die zunächst mit B eitragsleistungen dritter zum Zweck der V erbesserung der Hoch
w asserabflußverhältnisse als Flußverlegungen m it neuer W ehranlage (U nter
türkheim ), im übrigen aber noch ohne die der Schiffahrt dienenden Anlagen nach dem G esam tplan für die N eckarkanalisierung ausgeführt worden sind.
(Schluß folgt.)
Aue Recme Vorbehalten. N iete aus SiHziumstahl.
Von O beringenieur M ie h lk e , Stettin.
Der V erw endung des Silizium stahles stellen sich zunächst gew isse Ü bergangsschw ierigkeiten entgegen; diese liegen hauptsächlich in der V erw echslungsm öglichkeit mit St 48 und St 37 und in der schwierigeren Bearbeitung. Erst eine m ehrjährige Ü bung des W erkstattm annes wird zu einer Sondergruppe von H andw erkern führen, denen cs am besten g e lingen w ird, Silizium stahl aus
Klang- und Tastgefühl heraus, sowie durch Augenschein sicher zu erkennen und es schnell und gew andt bei geringstem W erk
zeugverbrauch zu verarbeiten.
Eine der Schw ierigkeiten be
steht zurzeit in der H andnietung bei der M ontage. Es finden sich bei der Prüfung im m er w ieder N iete, bei denen auffallenderw eise m eistens die Setzköpfe, w eniger die Schließköpfe, nicht nur un
dicht anliegen, sondern auch Risse zeigen. Die Ursache hierfür liegt einm al darin, daß der N iet
schaft nicht auch in der Nähe des Setzkopfes die nötige Stauch- wärme hat. Bei dem Spiel zw i
schen N ietschaft und Nietloch kom m t es in diesem K altbereich nicht zur Lochausfüllung, sondern zu einem einseitigen Anliegen und dam it Schiefanliegen des Kopfes.
V ieles und schw eres H ämm ern
bringt dann den Setzkopf nicht m ehr zum spaltfreien A nliegen, es löst nur H aarrisse aus. Eine andere Ursache aber liegt wohl auch darin, daß die V orschlaghäm m er und V orhalter in ihren G ew ichten noch nicht so aufein
ander abgestim m t sind, wie dies durch Ü berlieferung schon bei St 37 der Fall ist. Eine einfache B etrachtung deckt diese V erhältnisse auf. Es sei:
das G ew icht des V orschlagham m ers = G , seine M asse = Ai;
das G ew icht des N ietes = g , seine M asse = i n ; das G ew icht des V orhalters = G x, seine M asse = M x.
g e d ieh e n , daß mit dem Beginn der eigentlichen Bauarbeiten im Jahre 1928 g erechnt w erden darf.
Von den Entwürfen für N eubauten größeren Umfangs im R heingebiet sind die V orarbeiten für einen Stichkanal von Aachen zum Rhein sow ie für einen S aar-P falz-K an al zu erw ähnen. D iese V or
arbeiten w urden auf dringenden W unsch von Interessentenkreisen des A achener W irtschaftsge
bietes und des Saargebietes aufgenom m en und w erden voraussichtlich im Laufe des Jahres 1928 so w eit zum Abschluß gekom m en s e in , daß sich die finan
zielle Tragw eite dieser Pläne wird übersehen lassen.
0
£ G 01
t»2 G g 4 - Gi 2 -9 ,8 1 ’ G + g + G x
G 1
G + g + G ,
= 0,089 t»2 1,85
= 0,074 t»2 2,5
= 0,0625 t»2 3,07
= 0,054 t»2 3,7
= 0,12 t»2 | 1,54 - = 0 , 1 1»2 2,05
= 0,085 t»2 ! 2,6
= 0,075 t»2 3,06
= 0 ,1 5 4 1»2 1,32 - = 0 ,1 2 9 1»2 1,79
= 0,111 v 2 2,2 I - = 0,0987 t»2 j 2,6 9 ! 0,255 v - • ,9 ’3.
14,0
12 0,255 v- 15 0,255 t»2 18 0,255 v
, 12,3 17.3 , 15,3 20.3 18.3 23.3 9 0 ,3 0 5 V . M 12 0,305 t»2 15 0,305 v 2 18 0,305 v -
12.3 18.3 15.3 21.3 18.3 24.3
= 0,165 t»3 0,255 t»2
= 0,181 t»2 0,255 t»2
= 0,192 v - 0,255 v 2 - 0,2 v - • 0,255 v 2
= 0,185i>2 j 0,305 v 2 - 0,205 v - I 0,305 v-
- 0,22 v 2
- 0,23 t »2
0,305 t>2 0,305 v 2
9 0 ,3 5 7 V . 12 0,357 v 15 0,357 v 2
2 12^3
‘ 19,3 ~ 15.3 _ 22.3 18 0,357 V . J « _ Schlaggeschw indigkeit
= 0,203 v 2 j 0,357 v 2
= 0,231 v - | 0,357 v 2
= 0,245 t»2 | 0,357 t »2
= 0,258 t»2'j 0,357 t»2
= t»; N ietgew icht 5 ' 14,3
5 ' 17,3
5 ' 20,3
5 ' 23,3
6
‘ 15,3 6 ' 18,3
6^
' 21,3 6 ' 24,3
7 ' 16,3
7 ' 19,3
7 ' 22,3
7
‘ 25,3
konstant = 0,3 kg.
Die dem V orschlagham m er erteilte lebendige Kraft (Wucht) erleidet einen V erlust SB, der zur K opfbildung verw en d et w ird; der verbleibende Rest 9t erteilt der M asse des N ietes und des V orhalters nach dem Stoß eine fortschreitende B ew egung.
50 D I E B A U T E C H N I K , He f t 4, 27. J a n u a r 1928.
_ AI v 2 (m + Af,) = Af v 2 _ g + G ,
*i — ~ 2 ’ Af + (m -i- Af,) 2 ' G + g + G , ’ _ Af t>2 Af _ Af t>2 ____ __ G______
9i = - - - • J ü + (m + Af,) — 2 ‘ G + g + G ,
Für Niete aus St 37 ist bei seitlicher H andnietung das G ewicht des V orschlagham m ers — 5 kg, das des V orhalters aus Rundstahl Durch
m esser = 45 mm und 800 bis 1000 mm lg. = 9 bis 12 kg. Der Niet w iegt 0,3 kg.
Dann ergeben sich die in der vorstehenden Tabelle erm ittelten W erte.
Wird nun entsprechend der Beobachtung, daß für N ietung von St. Si etw a V5 M ehrbedarf von Kraft gegenüber S t3 7 - N ie te nötig ist, das G e
wicht des H am m ers allein, oder des V orhalters allein, oder beide ge
meinsam vergrößert, dann ergeben sich in Reihe 2 , 3 und 4 die ent
sprechenden W erte für 3! und sJt. Diese allein sind nicht das Entscheidende, sondern das V erhältnis n — ^ gibt den A usschlag; je größer n , desto SB besser und schneller geht die N ietung vor sich.
Die Z usam m enstellung zu Schaulinien zeigt deutlich, daß es unrichtig ist, das G ew icht des V orschlagham m ers zu vergrößern. Es gibt Fälle, bei denen dies G ew icht bis 7,5 kg gesteigert wird ohne w esentliche Ver
größerung des V orhalters. Dann m ühen sich zwei Mann am zu leichten V orhalter vergeblich a b , um mit M uskel- und Leibesdruck den Stoßweg abzufangen.
Die G ew ichtsvergrößerung des Stauchham m ers a llein , der etw a 2 kg w iegt, um etw a Vs ist zweckmäßig.
Es wäre w ünschensw ert, w enn die St. Si verarbeitenden W erke in der W erkstatt diese E rgebnisse nachprüfen w ürden. H ierbei ist darauf hin
zuw eisen, daß es g u t w äre, die G ew ichtsteigerungen nicht durch an
g eklem m te oder angepreßte Z usatzgew ichte zu g e w in n en , sondern den H äm m ern oder V orhaltern ihre G ew ichte zusatzfrei zu geben.
Ein erfahrener N ieter wird im übrigen schon selbst das günstigste V erhältnis n — ^ durch entsprechende W ahl erm itteln, w eil er praktisch erfahren h a t, daß die erste B edingung einer schnellen Nietkopfbildung dam it am besten erreicht w ird, und er das verhaßte H erum schlagen auf erkalteten Nieten verm eiden kann.
Stoßbeanspruchungen und Schw in gu ngen der H auptträger statisch bestim m ter E isenbahnbrücken.
A lle R e c h te V o r b e h a l t e n . Von Prof. Dr. W. H ort.
M itteilung aus dem H einrich-H ertz-Institut für Schw ingungsforschung, M echanische A bteilung.
(Schluß aus H eft 3.) 7. T re n n u n g d e r v e rs c h ie d e n e n d y n a m is c h e n W irk u n g e n .
Wir w enden uns nun der B etrachtung der H öchstbeanspruchungen in den einzelnen Diagram men und der D auer der einzelnen beobachtbaren Ü berlagerungen zu. ln Abb. 4 a w ar die H öchstbeanspruchung 222 kg/cm 2;
in Abb. 4 b (40 km /Std. G eschwindigkeit) 257 kg/cm 2, gem essen an der mittleren H auptbeanspruchungslinie.
In Abb. 4 b überlagern sich ferner dieser m ittleren Linie Spannungs
schwankungen von etwa Sek. Schw ingungsdauer und einer Schwan- 4,0
kungsam plitude von etw a 12 kg/cm 2. Diese Spannungsschw ankungen rühren her von den durch das Auffahren der Lokomotive verursachten Brückenschwingungen, die nach der Theorie sich aus zwei Teilen zusam m en
setzen, von denen der eine die Periode der Eigenschw ingung der Brücke, der andere die doppelte D urchfahrzelt als Periode haben muß. Wie wir später finden w erden, muß die Eigenschw ingungsdauer der Brücke sehr nahe
j 2 Sek. betragen, während die doppelte D urchfahrzeit bei V = 40 km/Std.
6,3 Sek. beträgt. Wir haben also in den Spannungsschw ankungen von 12 kg/cm 2 A m plitude den T im oshenko-Effekt vor uns im Betrage
£7^ = 0,054 V — 40 km /Std.
vor uns, bezogen auf 40 km/Std. G eschwindigkeit.
Nach Formel 18 ist aber der überw iegende Teil des Tim oshenko- Effekts bei Einzellast proportional der Geschwindigkeit. Demnach wird er sich für 65 km /Std. G eschwindigkeit zu
r T = 0,054 • T A = o,088 65 V = 65 km /Std.
berechnen.
Bei 65 km/Std. G eschw indigkeit zeigt aber Abb. 4c kräftige Ü ber
lagerungen der m ittleren Spannungskurve mit einer Periode von •/« Sek.
und einer A m plitüde von 49 kg/cm2. Die Periode liegt sehr nahe der Eigenschw ingungsperiode der Brücke, die Sek. beträgt und außerdem der Räderdrehzeit der Lokomotive bei 65 km /Std. G eschw indigkeit, die sich auf Sek. beläuft. Folglich müssen die Schw ankungen einer
seits den Tim oshenko-Effekt bei 65 km /Std. enthalten, anderseits aber auch den Räder-Effekt. Der G esam t-E ffekt beträgt 0,220; demnach beträgt der Räder-Effekt,
0,220 — e T^ — 0,112.
Aus den H öchstbeträgen der m ittleren Spannungslinien bei 10, 40, 65 km kann man auch den Zim m erm ann-Effekt ableiten, sofern man die G eschw indigkeit 10 km /Std. als klein genug ansieht, um den betreffenden Vorgang als .sta tisc h “ ansprechen zu können. D er vollkom m en schw ingungs
freie Verlauf des Diagram ms Abb. 4 a spricht dafür. Eine Schw ierigkeit entsteht aber dadurch, daß sich bei 65 km /Std. eine m ittlere Höchst
beanspruchung von 270 kg/cm2 ergibt g egenüber 257 kg/cm 2 bei 40 km/Std.
N ehm en wir den m ittleren W ert 264 kg/cm 2 als für die w eitere Rechnung gültig an, so ergibt sich ein Zim m erm ann-Effekt
Es bleibt nur noch übrig, den Stoß-Effekt, der durch die A m plitude der sehr raschen Schwingungen gegeben ist, zu berechnen. Aus den Schau
linien lassen sich unm ittelbar H öchstbeträge von 0,10 bis 0,20, im Mittel 0,15 ab lesen ; wir haben also den Stoß-Effekt
8St = 0,15.
Die gesam ten dynam ischen W irkungen bei 65 km /Std. Fahrgeschwindig
keit kann man wie folgt zusam m enstellen:
Zim m erm ann-E ffekt ?z = 0 ,2 0 0 T im oshenko-E ffekt £ ^ = 0,088 R äder-E ffekt £ ^ " = 0 ,1 1 2 S toß-E ffekt £5/ = 0,150 G esam ter dynam ischer Effekt sD = 0,550.
D er Vergleich dieser A nalyse eines dynam ischen Brückenspannungs
versuches m it der theoretischen B erechnung in Ziff. 5 erg ib t nach mancher Richtung A bw eichendes. Daß zunächst bei der M essung sich Stoß-Effekte est ergeben, die bei der B erechnung nicht vorhanden waren, liegt daran, daß wir für die unregelm äßigen W irkungen zunächst keine T heorie versucht haben.
Ferner ergibt sich der Zim m erm ann-Effekt e7 beim V ersuch ganz w esentlich größer, als nach der B erechnung. D em gegenüber ist darauf hinzuw eisen, daß die Z im m erm annsche T heorie für gerad e Vollwandträger, die zugleich L ängsträger sind, gilt. Bei der Brücke aber hab en w ir Fach
w erkträger und eine Fahrbahn, üb er deren G eradlinigkeit (Niveauhaltigkeit) ohne nähere U ntersuchung nichts ausgesagt w erden kann. Es ist wahr
scheinlich, daß etw a vorhandene A nfangsdurchbiegungen der Fahrbahn und die m ittelbare Lagerung dieser auf einer besonderen Längs- und Q uerträgerkonstruktion eine V ergrößerung des Zim m erm ann-Effektes zur Folge haben w erden.
Eine völlige E rklärung des großen U nterschiedes zw ischen Beobachtung und T heorie wird sich auf diesem W ege allerdings nicht ergeben. Viel
m ehr wird man auch nach B eobachtungsfehlern suchen m üssen. Ist näm lich die H öchstbeanspruchung in Abb. 4 a um 1 0 % zu niedrig (etwa infolge von Instrum entreibung), so ergibt sich sofort ein wesentlicli niedrigerer Betrag des Z im m erm ann-Effektes, näm lich £^ = 0,08. Diese F eststellung möge belegen, wie ganz w esentlich die Z uverlässigkeit der M eßinstrum ente und der Beobachtungsverfahren für w eitere Fortschritte in der Briickendynam ik ist.
D er Tim oshenko-Effekt £r zeigt an unserem Beispiel bessere Über
einstim m ung zwischen E xperim ent und T heorie, w as auch natürlich ist, da diese Einw irkung zw anglos auf das V erhältnis d er Brückenschwingungs
zeit und der Brückendurchfahrtzeit zurückgeführt w erden kann, die beide der Erm ittlung zugänglich sind.
Der Räder-Effekt zeigt w ieder erhebliche A bw eichung, deren U rsache schon früher besprochen w urde; wir haben die G röße des Effektes unter V oraussetzung g en au er Resonanz und bei A bw esenheit von Dämpfung berechnet. In dieser R ichtung w ird eine V ervollständigung der Theorie in nächster Z eit anzustreben sein.
Es m ag an dieser Stelle darauf hingew iesen w erden, daß die Herbei
führung der Ü bereinstim m ung zwischen R echnung und V ersuch bei den dynam ischen B rückenbeanspruchungen zurzeit eines der wissenschaftlichen H auptproblem e ist. Wie bis vor kurzem die D lngeTnerbei lagen, zeigt Abb. 7.
aus der die überaus große Streuung der V ersuchsw erte und ihre Abweichung von der theoretischen Stoßzifferkurve nach M elan und von d er empirischen K urve der R eichsbahn-G esellschaft ersichtlich ist.
vH 250
200 vH
— Stoßzuschlaglinie nach den Forschriften __[ der Deutschen Reichsbahn_ ...
•Metantinie\
Spannungen d. Wechselstube ii übrigen Stäbe
Stoß- zuschlag
30 PO 50 60 Belastungslänge
100m
Abb. 7. Z usam m enstellung von Stoßzuschlagkurven und von E rgebnissen älterer dynam ischer Brückenm essungen.
Ein anderes w ichtiges Problem ist die G ew innung eines B eurteilungs
m aßstabes fiir den Zustand einer Brücke mit Hilfe von dynam ischen M essungen.8) Auf diese Frage wird w eiter unten in Ziff. 11 kurz ein
gegangen.
8. Z u s a m m e n fa s s u n g d e r v e rs c h ie d e n e n d y n a m is c h e n E ffek te z u e in e r e in h e itlic h e n S to ß z a h lfu n k tio n .
Wir schreiten nunm ehr dazu, die theoretischen E rgebnisse der einzelnen dynam ischen Effekte zu addieren, um eine Ü bersicht über die Art und W eise zu gew innen, wie die einzelnen Kenngrößen der Brücken und der B etriebsm ittel auf den G esam t-Effekt Einfluß nehm en. Den reinen Stoß- Effekt est lassen wir dabei zunächst außer acht, wir beschränken uns auf die B etrachtung des dynam ischen Effektes f D im engeren Sinne:
eD — *7. + f T + f R -
Die Erinnerung an unsere früher gew onnenen Ergebnisse liefert jetzt das folgende:
1 . „ , 8 0 ,2 5 ,7 — « (28) fD ~ 1 „ + + .t- - z ■ 2
T “
Hierbei haben wir noch beim Effekt eT die G röße z - gegen z als klein vorausgesetzt. Im übrigen w aren a und z definiert wie folgt:
In einem späteren Abschnitt w erden wir darlegen, daß das Produkt aus der Schw ingungszahl n und der B rückenlänge / mit ziem licher A nnäherung gesetzt w erden darf:
13 750 v
(30) l n = ■ = -
Mi Mi
In diesen Form eln b ed eu te t <r die statische G urtspannung oder Spannung der äußersten Faser der H auptträger und h die System höhe. Im all
gem einen s t e h t/ ; in einem bestim m ten V erhältnis zur S tü tz w e ite /:
(31) /; = <?/,
wo e etw a in der N ähe von 0,1 liegt. Mit den Umform ungen (29), (30) und (31) bringt man nun (28) in die G estalt:
s) Vergl. hierzu: N. S t r e l e t z k y , G rundzüge für ein Verfahren zur dynam ischen U ntersuchung von Brücken. .D ie B autechnik“ 1927, S. 598.
(32) wo N -
D — - b N - + c
N d
c
N
f ;
gesetzt ist und« = -• . g E i : N - und z — N : 2 y }
- 0,5 n y y f.
gefunden wurde.
Die abkürzenden K onstanten in (32) sind nachstehend erklärt:
(33) a = 3 . g £ e ; 5 = 3; c = 4 y 2 *; d = * ‘' J * ;
Som it haben wir den dynam ischen Effekt durch für alle Brücken gültige K onstanten a, b, c, d, e und eine G röße N — V j/ - ^ ausgedrückt, die für je d e Brücke und jeden Fahrvorgang einzeln zu berechnen ist. Die Form el (32) stellt sich so im G egensatz zu den verallgem einernden Stoß
zahlenform eln des Typus
(34) = b + t
in denen die Individualität der einzelnen Brücke lediglich durch die Länge / gekennzeichnet ist. D er Ansatz (32) b eleh rt uns ab er, daß der Stoßzahlverlauf höchstw ahrscheinlich nicht so einfach ist, w ie die ver
allgem einernden Form eln annehm en. Der Ansatz (32) zeigt uns sogar, daß die Brückenlänge /, auch w enn man für alle Brücken dasselbe V an
nehm en und dasselbe </ zulassen w ollte, keinesw egs einen monotonen Verlauf von t D bedingt. Wir finden näm lich den dynam ischen Effekt abhängig von / mit neuen K onstanten in der F o rm :
(35) , D = + ~r + Y i + 1 1 ~ y-
Zur U ntersuchung dieser Form el gehen wir mit der W irklichkeit en t
sprechenden Zahlenw erten v o r, die w ir in die Festw erte n', b', einführen:
Die F estw erte schreiben sich erstlich:
3 V -a .. 4 V M<)
c', d', <•'
(36) V -n b' = 3 ; c' =
4 r
r
d' =
0,1
■y.
D ie hier einzuführenden Zahlenw erte sind E = 2,2 • 10° kg/cm 2; g — 981 cm /Sek.2,
f =0,1 (Schlankheit der Brücke); v. —
0,5 7t y V fÜ
t j 0,1
. 64 ,
(37) >D - 0 ,0 1 7 /... 3 i • y , + 0,01 y / — 0,1 Fliehkraft der G egengew ichte,
Ga A dhäsionsgew ichtsanteil der Lokom otive, V = 2200 cm/Sek.,
11 = 1000 kg/cm 2,
y — 13750 cm" 'l- sec.- 1 kg'^- Sie liefern:
a' = 0,017; b' 3; c' = 64; d ' = 6,4; e' 0,01.
H iernach berechnet man den Effekt
1 . 6 4 6,4
Ml
für / = 300 , 500 , 800, 1000, 1500 , 2000 , 3000 , 3500, 5000 cm und trägt die gefundenen W erte als K urve A A in Abb. 8 auf. Es ergibt sich ta t
sächlich eine Zunahm e der Stoßziffern für die längeren B rücken, was ja auch nicht verw underlich ist, da wir durchw eg Resonanz (d. h. Ü ber
einstim m ung der Brückenschw ingungszahl mit der Drehzahl der T reib
räder) vorausgesetzt h a b en , deren W irkung aber um so stärker w ird, je öfter die periodischen, von den G egengew ichten der Treibräder aus
g ehenden Schienendrücke G elegenheit haben, sich auf die Brücke zu über
tragen, d. h. je länger die Brücke ist. Wir haben also in dem A nsteigen der Stoffzifferkurve den in der allgem einen Schw ingungstechnik b e kannten Effekt der „A ufschaukelzeit“ bei Resonanz vor uns. Als Auf
schaukelzeit gilt hier die Brückendurchfahrzeit.
Daß die K urve A A in ihrem C harakter bei größeren Brückenlängen von dem bekannten allgem einen A ussehen der Stoßzifferkurven (vergl. Abb. 7) so erheblich abw eicht, liegt daran, daß naturgem äß der Resonanzeffekt bei einer als E i n z e l l a s t betrachteten Lokom otive, bezogen auf deren statische W irkung, verhältnism äßig bedeutend sein muß, w ährend die bekannten Stoßzifferkurven sich auf B e l a s t u n g s z ü g e beziehen, infolge
dessen der Resonanzeffekt im V erhältnis der Lokom otive zum Zuggewicht zu reduzieren ist. H ierauf wird im nächsten A bschnitt näher eingegangen.
Eine w eitere interessante Frage ist der Einfluß der Zuggeschw indigkeit auf die Stoßzifferkurve. Zur Ergründung dieses rechnen wir K = 4 0 km /Std. Fahrgeschw indigkeit um :
1 16
eD-
auf
(38)
0 ,0 6 8 / — 3 / + + 0,005 M'i - 0,1
D I E B A U T E C H N I K ,
_ M v l M v - ' g + G,
: 2 M -f- (m + iW,) 2 G + g -1- G,
Ai Ai _ Ai o 2 _ G
3i = _ _ _ . M - - + — 2 - , ( j + i , ± ö 1
Für Niete aus St 37 ist bei seitlicher H andnietung das G ewicht des Vorschlaghamm ers = 5 kg, das des Vorhalters aus Rundstahl Durch
m esser — 45 mm und 800 bis 1000 mm lg. = 9 bis 12 kg. Der Niet w iegt 0,3 kg.
Dann ergeben sich die in der vorstehenden Tabelle erm ittelten Werte.
Wird nun entsprechend der Beobachtung, daß für N ietung von St. Si etw a Vs M ehrbedarf von Kraft gegenüber S t3 7 - N ie te nötig ist, das G e
wicht des Hammers allein, oder des V orhaltcrs allein, oder beide ge
meinsam vergrößert, dann ergeben sich in Reihe 2 , 3 und 4 die ent
sprechenden Werte für 8 und 3t. Diese allein sind nicht das Entscheidende, sondern das V erhältnis n = jjj gibt den A usschlag; je größer ;r, desto besser und schneller geht die N ietung vor sich.
He f t 4, 27. J a n u a r 1928.
Die Zusam m enstellung zu Schaulinien zeigt deutlich, daß es unrichtig ist, das G ew icht des V orschlagham m ers zu vergrößern. Es gib t Fälle, bei denen dies G ewicht bis 7,5 kg gesteigert wird ohne w esentliche V er
größerung des V orhalters. Dann m ühen sich zw ei Mann am zu leichten V orhalter vergeblich ab, um mit M uskel- und Leibesdruck den Stoßw eg abzufangen.
Die G ew ichtsvergrößerung des Stauchham m ers a lle in , der etw a 2 kg w iegt, um etw a 1/5 ist zweckmäßig.
Es wäre w ünschensw ert, w enn die St. Si verarbeitenden W erke in der W erkstatt diese Ergebnisse nachprüfen w ürden. H ierbei ist darauf hin
zuw eisen, daß es gut w äre, die G ew ichtsteigerungen nicht durch an
geklem m te oder angepreßte Z usatzgew ichte zu g ew in n en , sondern den H äm m ern oder V orhaltern ihre G ew ichte zusatzfrei zu geb en .
Ein erfahrener N ieter wird im übrigen schon selbst das günstigste Verhältnis n = 9! durch entsprechende W ahl erm itteln, w eil er praktisch erfahren h a t, daß die erste B edingung einer schnellen N ietkopfbildung dam it am besten erreicht w ird, und er das verhaßte H erum schlagen auf erkalteten N ieten verm eiden kann.
Stoßbeanspruchungen und Schw in gungen der H auptträger statisch bestim m ter E isenbahnbrücken.
Von Prof. Dr. W. H ort.
M itteilung aus dem H elnrich-H ertz-Institut für Schw ingungsforschung, M echanische A bteilung.
(Schluß aus H eft 3.)
Alle R echte V orbehalten.
7. T re n n u n g d e r v e rs c h ie d e n e n d y n a m isc h e n W irk u n g e n . Wir w enden uns nun der Betrachtung der H öchstbeanspruchungen in den einzelnen Diagrammen und der D auer der einzelnen beobachtbaren Ü berlagerungen zu. In Abb. 4a war die H öchstbeanspruchung 222 kg/cm2;
in Abb. 4 b (40 km/Std. Geschwindigkeit) 257 kg/cm 2, gem essen an der mittleren Hauptbeanspruchungslinie.
In Abb. 4 b überlagern sich ferner dieser m ittleren Linie Spannungs
schwankungen von etw a * Sek. Schw ingungsdauer und einer Schwan- i ,o
kungsam piitude von etwa 12 kg/cm 2. Diese Spannungsschwankungen rühren her von den durch das Auffahren der Lokomotive verursachten Brückenschwingungen, die nach der Theorie sich aus zwei Teilen zusam m en
setzen, von denen der eine die Periode der Eigenschw ingung der Brücke, der andere die doppelte Durchfahrzeit als Periode haben muß. Wie wir später finden w erden, muß die Eigenschwingungsdauer der Brücke sehr nahe
Sek. betragen, w ährend die doppelte D urchfahrzeit bei V = 40 km/Std.
6,3 Sek. beträgt. Wir haben also in den Spannungsschw ankungen von 12 kg/cm'-’ A m plitude den Tim oshenko-Effekt vor uns im Betrage
eTn — 0,054 V — 40 km/Std.
vor uns, bezogen auf 40 km/Std. G eschwindigkeit.
Nach Formel 18 ist aber der überw iegende Teil des Timoshenko- Effekts bei Einzcllast proportional der Geschwindigkeit. Demnach wird er sich für 65 km /Std. Geschwindigkeit zu
?T = 0,054 • T A = 0,088 65 K = 65 km /Std.
berechnen. ’ 40
Bei 65 km/Std. Geschwindigkeit zeigt aber Abb. 4 c kräftige Über
lagerungen der m ittleren Spannungskurve mit einer Periode von '/< Sek.
und einer A m plitüde von 49 kg/cm 2. Die Periode liegt sehr nahe der Eigenschw ingungsperiode der Brücke, die ^ Sek. beträgt und außerdem der Räderdrehzeit der Lokomotive bei 65 km/Std. G eschw indigkeit, die sich auf £ Sek. beläuft. Folglich müssen die Schw ankungen einer
seits den Tim oshenko-Effekt bei 65 km /Std. en th alten , anderseits aber auch den Räder-Effekt. Der G esam t-E ffekt beträgt 0,220; demnach heträgt der Räder-Effekt,
= 0 ,2 2 0 - = 0,112.
linien lassen sich unm ittelbar H öchstbeträge von 0,10 bis 0,20, im M ittel 0,15 ab lesen ; wir haben also den Stoß-Effekt
*st = 0,15.
Die gesam ten dynam ischen W irkungen bei 65 km /Std. Fahrgeschw indig
keit kann man w ie folgt zusam m enstellen:
Z im m erm ann-E ffekt cz = 0 ,2 0 0 Tim oshenko-E ffekt = 0,088 R äder-E ffekt = 0 ,1 1 2 S toß-E ffekt es i — 0,150
Aus den Höchstbeträgen der m ittleren Spannungslinien bei 10, 40, 65 km kann man auch den Zim m erm ann-Effekt ableiten, sofern man die G eschwindigkeit 10 km /Std. als klein genug ansieht, um den betreffenden V organg als „statisch“ ansprechen zu können. Der vollkom m en schwingungs
freie Verlauf des Diagramms Abb. 4 a spricht dafür. Eine Schwierigkeit entsteht aber dadurch, daß sich bei 65 km /Std. eine m ittlere Höchst
beanspruchung von 270 kg/cm 2 ergibt gegenüber 257 kg/cm 2 bei 40 km/Std.
N ehm en wir den m ittleren W ert 264 kg/cm2 als für die w eitere Rechnung gültig an, so ergibt sich ein Zim m erm ann-Effekt
_ 2 6 4 - 2 2 2 _ n . n
‘ 7- 222
Es bleibt nur noch übrig, den Stoß-Effekt, der durch die A m plitude der sehr raschen Schwingungen gegeben ist, zu berechnen. Aus den Schau
G esam ter dynam ischer Effekt eD = 0,550.
D er Vergleich dieser A nalyse eines dynam ischen B rückenspannungs
versuches m it der theoretischen B erechnung in Ziff. 5 ergibt nach m ancher Richtung A bw eichendes. Daß zunächst bei der M essung sich Stoß-Effekte ¿s/
ergeben, die bei der Berechnung nicht vorhanden w aren, liegt daran, daß wir für die unregelm äßigen W irkungen zunächst keine Theorie versucht haben.
F erner ergibt sich der Zim m erm ann-Effekt ez beim V ersuch ganz w esentlich größer, als nach der Berechnung. D em gegenüber ist darauf hinzuw eisen, daß die Zim tnerm annsche Theorie für g erad e V ollw andträger, die zugleich Längsträger sind, gilt. Bei der Brücke aber h aben wir Fach
w erkträger und eine Fahrbahn, über deren G eradlinigkeit (N iveauhaltigkeit) ohne nähere U ntersuchung nichts ausgesagt w erden kann. Es ist w ahr
scheinlich, daß etw a vorhandene A nfangsdurchbiegungen der Fahrbahn und die m ittelbare Lagerung dieser auf einer besonderen Längs- und Q uerträgerkonstruktion eine V ergrößerung des Z im m erm ann-Effektes zur Folge haben w erden.
Eine völlige Erklärung des großen U nterschiedes zw ischen B eobachtung und Theorie wird sich auf diesem W ege allerdings nicht ergeben. V iel
m ehr wird man auch nach B eobachtungsfehlern suchen m üssen. Ist nämlich die H öchstbeanspruchung in Abb. 4 a um 10 °/0 zu niedrig (etwa infolge von Instrum entreibung), so ergibt sich sofort ein w esentlich niedrigerer Betrag des Zim m erm ann-Effektes, näm lich ¿ ^ = 0 , 0 8 . Diese F eststellung möge belegen, wie ganz w esentlich die Z uverlässigkeit der M eßinstrum ente und der B eobachtungsverfahren für w eitere Fortschritte in der Brückendynam ik ist.
D er Timoshenko-Effekt eT zeigt an unserem Beispiel bessere Ü b er
einstim m ung zwischen Experim ent und Theorie, was auch natürlich ist, da diese Einw irkung zw anglos auf das V erhältnis der B rückenschw ingungs
zeit und der Brückendurchfahrtzeit zurückgeführt w erden kann, die beide der Erm ittlung zugänglich sind.
D er Räder-Effekt zeigt w ieder erhebliche A bw eichung, deren U rsache schon früher besprochen w urde; wir haben die G röße des Effektes unter V oraussetzung g enauer Resonanz und bei A bw esenheit von Däm pfung berechnet. In dieser Richtung wird eine V ervollständigung d er Theorie in nächster Z eit anzustreben sein.
Es m ag an dieser S telle darauf hingew iesen w erden, daß die H erbei
führung der Ü bereinstim m ung zwischen Rechnung und V ersuch bei den dynam ischen Brückenbeanspruchungen zurzeit eines der w issenschaftlichen H auptproblem e ist. W ie bis vor kurzem die Dinge hierbei lagen, zeigt Abb. 7, aus der die überaus große Streuung der V ersuchsw erte und ihre A bw eichung von der theoretischen Stoßzifferkurve nach M elan und von der em pirischen K urve der R eichsbahn-G esellschaft ersichtlich ist.
vH 250-
2 0 0-
vH
StoßzuschlagHnie nach den Forschriften
_ J
[ der Deutschen Reichsbahn_ ...
-Melanlinie\
Spannungen d. Wechselstube
» übrigen Stäbe
Stoß- zuschlag
0 10 20 30 90 50 60 70 80 90 100m Belastungslänge ►
Abb. 7. Z usam m enstellung von Stoßzuschlagkurven und von E rgebnissen älterer dynam ischer B rückenm essungen.
Ein anderes w ichtiges Problem ist die G ew innung eines B eurteilungs
m aßstabes für den Z ustand ein er Brücke mit Hilfe von dynam ischen
¿Messungen.8) Auf diese Frage wird w eiter unten in Ziff. II kurz ein
gegangen.
8. Z u s a m m e n fa s s u n g d e r v e r s c h ie d e n e n d y n a m is c h e n E ffek te z u e in e r e in h e itlic h e n S to ß z a h lfu n k tio n .
Wir schreiten nunm ehr dazu, die theoretischen E rgebnisse d er einzelnen dynam ischen Effekte zu addieren, um eine Ü bersicht üb er die Art und Weise zu gew innen, w ie die einzelnen K enngrößen der Brücken und der Betriebsm ittel auf den G esam t-Effekt Einfluß nehm en. Den reinen Stoß- Effekt ss/ lassen wir dabei zunächst außer acht, w ir beschränken uns auf die Betrachtung des dynam ischen Effektes eD im engeren Sinne:
"D — *7 + « r +
Die Erinnerung an unsere früher gew onnenen E rgebnisse liefert jetzt das folgende:
l . . . . 8 0,25 ar — z (28)
(29)
Hierbei haben w ir noch beim Effekt eT die G röße z 2 gegen z als klein vorausgesetzt. Im übrigen w aren « und z definiert wie folgt:
3 h V
2 ' g ■ V - x ’ 2 T n '
ln einem späteren A bschnitt w erden wir darlegen, daß das Produkt aus der Schw ingungszahl n und der B rückenlänge l mit ziem licher A nnäherung gesetzt w erden darf:
(30) / n = 13/ 5 0 =
Hi %
In diesen Form eln b e d e u te t <s die statische G urtspannung oder Spannung der äußersten Faser d er H auptträger und h die System höhe. Im all
gem einen steh t h in einem bestim m ten V erhältnis zur S tü tz w e ite /:
(31) h = , l ,
w o « etw a in der N ähe von 0,1 liegt. Mit den U mform ungen (29), (30) und (31) bringt man nun (28) in die G estalt:
8) Vergl. hierzu: N. S t r e l e t z k y , G rundzüge für ein V erfahren zur dynam ischen U ntersuchung von Brücken. „Die B autechnik“ 1927, S. 598.
(32)
w o N =
f ;
_A /2
a — b N 2+ N 2 c
N d
c
~N
gesetzt ist und
3 • s E f : N 2 und z = N : 2 ; gefunden w urde.
Die abkürzenden K onstanten in (32) sind nachstehend erklärt:
3 7 M~e
(33) a = J - g E e ; b = 3; c = 4 f . - , rf= - g l
Som it haben w ir den dynam ischen Effekt durch für alle Brücken gültige e — 0,5 -t y ]/ f.
K onstanten a, b, c, d, e und eine G röße N =- v V f ausgedrückt, die für je d e Brücke und jed en F ahrvorgang einzeln zu berechnen ist. Die Form el (32) stellt sich so im G egensatz zu den verallgem einernden Stoß
zahlenform eln des Typus
(34) ' 0 = 4 / >5
in denen die Individualität der einzelnen Brücke lediglich durch die Länge / gekennzeichnet ist. D er A nsatz (32) b e le h rt uns ab er, daß der Stoßzahlverlauf höchstw ahrscheinlich nicht so einfach ist, wie die v er
allgem einernden Form eln annehm en. D er A nsatz (32) zeigt uns sogar, daß die B rückenlänge /, auch w enn man für alle Brücken dasselbe V an
nehm en und dasselbe </ zulassen w o llte, keinesw egs einen m onotonen V erlauf von t D bedingt. Wir finden näm lich den dynam ischen Effekt abhängig von / m it neuen K onstanten in der F o rm :
(35) *D = v + - [ + y - y + e ' \ l
Zur U ntersuchung dieser Form el g ehen wir m it der W irklichkeit e n t
sprechenden Z ahlenw erten v o r, d ie w ir in die F estw erte a', b' , c', d', e' e in fü h re n :
Die F estw erte schreiben sich erstlich:
1 , 3 F . e „ „ . V 2 <r
(36) V 2 « 4 / - f 1
y e x
d' : 4V]/ ct Tz2 y ]ü
0,1
0,1,
(37)
Die hier einzuführenden Z ahlenw erte sind E — 2,2* 10° kg/cm 2; g = 981 cm /S ek.2,
¿ = 0 , 1 (Schlankheit der Brücke); * — f j - Fliehkraft der G egengew ichte,
Ga = A dhäsionsgew ichtsanteil der Lokom otive, V — 2200 cm /Sek.,
<r — 1000 kg/cm 2,
y = 13750 c m " - s e c ." 1 k g 1'-- Sie liefern:
a' = 0,017; b' = 3\ c' = 64; d ' = 6,4; e' = 0,01.
H iernach b erechnet man den Effekt 1 . 64 , 6,4
0,5 , t y
v.f7
+ 7 + v/ + 0,01 y i — 0,1 D 0 ,0 1 7 / — 3 ’ / ]'/
500, 800, 1000, 1500, 2000, 3000, 3500, 5000 cm und trägt für / = 300
die gefundenen W erte als K urve A A in Abb. 8 auf. Es ergibt sich ta t
sächlich eine Z unahm e der Stoßziffern für die längeren B rücken, w as ja auch nicht verw underlich ist, da wir durchw eg R esonanz (d. h. Ü b er
einstim m ung d er Brückenschw ingungszahl m it d er D rehzahl der T reib
räder) vorausgesetzt h a b en , deren W irkung ab er um so stärk er w ird, je öfter die periodischen, von den G egengew ichten der T reibräder aus
g eh en d en Schienendrücke G elegenheit haben, sich auf die Brücke zu ü b er
tragen, d. h. je länger die Brücke ist. W ir haben also in dem A nsteigen der Stoffzifferkurve den in der allgem einen Schw ingungstechnik b e kannten Effekt der „A ufschaukelzeit“ bei Resonanz vor uns. Als Auf- schaukeizeit gilt hier die B rückendurchfahrzeit.
Daß die K urve A A in ihrem C harakter bei größeren B rückenlängen von dem bekannten allgem einen A ussehen der Stoßzifferkurven (vergl. A bb. 7) so erheblich abw eicht, liegt daran, daß naturgem äß der R esonanzeffekl bei einer als E in z e l l a s t b etrach teten Lokom otive, bezogen auf deren statische W irkung, verhältnism äßig b ed eu te n d sein muß, w ährend die bekannten Stoßzifferkurven sich auf B e l a s t u n g s z ü g e beziehen, infolge
dessen der R esonanzeffekt im V erhältnis der Lokom otive zum Zuggew icht zu reduzieren ist. H ierauf wird im nächsten A bschnitt näher eingegangen.
Eine w eitere interessante F rage ist d er Einfluß der Z uggeschw indigkeit auf die Stoßzifferkurve. Zur E rgründung dieses rechnen wir
K = 4 0 km /Std. Fahrgeschw indigkeit um :
*. -- 16 A P + 0,005 \ I — 0,1 0 ,0 6 8 / — 3 / \ l
auf
(38)
