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Gewiehtsstaudamm mit Aussparungen.
Bekanntlich hat der übliche Gewichtsstaudamm einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt, wobei die stromaufwärtsliegende Dammfläche fast keine Neigung hat, während die talseitige Fläche unter Berücksichtigung eines bestimmten Wertes des Sohlenwasserdruckes derart geneigt ist, dass keine
Dehnungsbeanspruchung auftritt. Unter derselben Annahme bezüglich des Sohlenwasserdruckes und des gleichen spezifischen Gewichtes kommt man zu einer gleichmässigen Neigung auf der Talseite. Daraus folgt, dass bei Staudämmen mittlerer Festigkeit die Druckfestigkeit des Betons schlecht ausgenutzt ist.
Um nun anderseits die schädlichen Wirkungen des Eindringens von Wasser in die grossen Beton- massen, aus denen diese Staudämme bestehen, zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, Schächte und
Stollen zur Entwässerung anzuordnen. Das bringt aber gewisse Unannehmlichkeiten mit sich und hebt auch in gewissem Masse die Homogenität auf, die der Festigkeitsrechnung zugrunde liegt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man Staudämme mit Aussparungen vorgeschlagen, die aus wirklichen Gewölben zusammengebaut sind ; die Gewölbe übertragen die aufgenommenen Drücke auf Pfeiler, die durch ihr Eigengewicht dem Kippmoment der resultierenden Kräfte Widerstand leisten.
Derartig aufgebaute Staudämme bieten wohl die Möglichkeit nennenswerter Materialersparnis, haben aber den Nachteil einer Unsicherheit in der Wirkungsweise der gewölbten Teile, da selbst die vollkommensten Berechnungsmethoden auf mehr oder weniger zweifelhaften Annahmen beruhen. Insbesondere läuft man Gefahr, dass Dehnungsbeanspruehungen bestehen bleiben, die bestrebt sind, die Gewölbe horizontal zu spalten. Ausserdem ist der Widerstand gegen Kippen allein in die Pfeiler verlegt.
Die Erfindung erlaubt es, diese Nachteile zu vermeiden und doch die Vorteile der Staudämme mit vielfachen Gewölben beizubehalten. Erfindungsgegenstand fit ein Gewichtsstaudamm, dadurch gekennzeichnet, dass die talseitige Front der Mauer eine Regelfläehe ist, die erzeugt wird von einer Geraden, die einerseits auf der oberen horizontalen, die Dammkrone bildenden Kante, senkrecht zu dieser Kante verbleibend, entlanggleitet und anderseits auf einer in einer horizontalen Ebene gelegenen Leitkurve geführt wird, während die stromaufwärts gerichtete Mauerfront in bekannter Weise ausgebildet ist.
Ein derartig umgrenztes Massiv bietet folgende Vorteile : Die mittlere Beanspruchung auf den Flächen eines kleinen aus dem Körper herausgeschnittenen Prismaelementes vom Querschnitt da und der Läuge 2z kann nach der Elastizitätstheorie berechnet werden. Die mittlere Beanspruchung an den Erzeugenden auf der Talseite ist eine Funktion des Verhältnisses der Breite der bergseitigen Stirnfläche zu der talseitigen Stirnfläche. Man kann dieses Verhältnis so wählen, dass die Beanspruchung gleich dem zulässigen Höchstwert wird und man also grösstmögliche Materialersparnis erzielen kann.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht der Staudamm aus nebeneinandergesetzten Elementen derart, dass die bergseitigen Flächen der Einzelelemente in ihrer Gesamtheit eine stetige ebene Fläche oder eine in Richtung der Stauung leicht konvex gekrümmte Vieleeksfläche bilden, während die talseitige Fläche jedes Elements eine Regelfläche mit symmetrischer Leitkurve ist.
Die Zeichungen stellen ein Ausführungsbeispiel dieser Ausführungsform der Erfindung schematisch dar.
Fig. 1 zeigt die geometrische Konstruktion eines Staudammelementes. Fig. 2 zeigt den Staudamm von oben gesehen und zur Vereinfachung ohne die üblichen hydraulischen Einrichtungen.
Die obere Kante des Staudammes ist mit zz bezeichnet. Sie liegt im wesentlichen in der Höhe des höchsten Standes des gestauten Wassers. Die bergseitige Stirnfläche ist die durch zz gehende Ebene.
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Betrachtet man nun irgendeine horizontale Ebene, die die bergseitige Fläche in. der Geraden uu schneidet, so wird jedes der Elemente, durch deren Aneinanderreihung der Staudamm gebildet wird, stromaufwärts durch die sieh bis zu den Fundamenten des Staudammes erstreckende Fläche aba'b' begrenzt. Die Seitenflächen sind mit ba J. und b'a'A'bezeichnet. Stromabwärts wird die Fläche gebildet durch
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(senkrecht zu zz) symmetrischen Leitkurve AMBB'A' gleitet.
Bezeichnet man mit 111 und 112 die molekularen, in Richtung der Achsen ox bzw. oy wirkenden
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Sie hängt also nicht von f (c), d. h. von der besonderen Form der Leitkurve ab.
Weiterhin hat man nun an der Mauerfront stromaufwärts :
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von der Form der Leitkurve, d. h. von der Form der Aussparung ab.
Die Leitkurve kann also willkürlich gewählt werden, aber es empfiehlt sich mit Rücksicht auf die leichte Ausführbarkeit der Konstruktion, sie so einfach wie möglich zu gestalten, z. B. als Gerade oder als Parabel.
Jeder der Elementarblöeke, aus denen sich der Staudamm zusammensetzt, hält durch sein Eigen-
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Gleichgewicht ohne Hilfe der Gewölbewirkung, die in jedem der horizontalen Schnitte auftritt.
Diese Blöcke werden nebeneinandergestellt und in der Nähe der stromaufwärts liegenden Flächen durch horizontale Bewehrungen verstärkt, die in den Teilen geringster Dicke angeordnet werden mit Rücksicht auf die Spannungen, die im Falle von Temperaturänderungen dort auftreten würden, unter Berücksichtigung der Gewölbewirkung infolge der Krümmung der neutralen Achsen der Horizontal-
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oder vieleckige, gegen die Stauung leicht konvexe Fläche bilden. Die Betrachtung der Blockelemente soll nur dazu dienen, den geometrischen Aufbau des Staudammes klarzulegen. Bei der praktischen Ausführung giesst man die Gesamtheit der Blöcke schichtweise in einer entsprechenden Verschalung. Fig. 2 stellt schematisch einen so aufgebauten, aus vier Elementen bestehenden Staudamm dar.
Die punktierten Linien bezeichnen die horizontalen Schnitte dieses Staudammes in vier Ebenen gleichen Abstands.
Die Anordnungen gemäss der Erfindung bieten zahlreiche Vorteile.
Da jedes Element den aufgenommenen Drücken schon durch sein Eigengewicht das Gleichgewicht hält, bewirkt die in jedem Horizontalschnitt auftretende Gewölbewirkung eine Erhöhung der Sicherheit. Die Aussparungen infolge der Leitkurven der Regelflächen bewirken eine Entwässerung, deren Wirksamkeit der der Schächte und Stollen der früheren Gewichtsstaudämme überlegen ist. Da die freie Fläche
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keit, wenn die Leitkurve in irgendeiner horizontalen Ebene markiert wird.
-Gegenüber den Gewölbestaudämmen bietet der beschriebene Staudamm den Vorteil, dass er leichter zu berechnen und in seinen Wirkungen sicherer zu beurteilen ist. Im Vergleich zu den früheren Gewichts- staudämmen bietet er den Vorteil einer bedeutenden Materialersparnis. Wenn man nämlich für die beiden Staudammtypen mit lotrechter bergseitiger Wandung beispielsweise die Bedingung aufstellt, dass die Druckbeanspruchung auf der Bergseite einen bestimmten Bruchteil k des hydrostatischen Drucks
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Erfindung erreichte Ersparnis.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gewichtsstaudamm, dadurch gekennzeichnet, dass seine stromabwärts gelegene Stirnfläche eine Regelfläche ist, die erzeugt wird durch eine Gerade, welche auf der oberen horizontalen, die Dammkrone bildenden Kante, senkrecht zu dieser Kante bleibend, entlanggleitet und anderseits auf einer in einer waagerechten Ebene gelegenen Leitlinie geführt wird.