CH101777A - Vault dam. - Google Patents

Vault dam.

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CH101777A
CH101777A CH101777DA CH101777A CH 101777 A CH101777 A CH 101777A CH 101777D A CH101777D A CH 101777DA CH 101777 A CH101777 A CH 101777A
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CH
Switzerland
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vault
water pressure
dam
vaults
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German (de)
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Cie Maillart
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Maillart & Cie
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      Gewölbestaumauer.       Im Gegensatz zur primitiven Ausfüh  rungsart von Staumauern, wonach lediglich       das        Gewicht        der     benützt  wird, um .den Wasserdruck auf den Bau  grund zu übertragen, ist es heute mehr und  mehr üblich, liegende Gewölbe anzuwenden,  welche je nach den örtlichen Verhältnissen  sich entweder auf die Talhänge oder aber  auf     Zwischenpfeiler    stützen. Solche     lb1auern     benötigen weniger Baumaterial und, unter  liegen     keinen    nennenswerten Auftriebserschei  nungen, welche sonst bei Staumauern eine  nicht genau zu bemessende Gefahr bedeuten.  



  Wenn jedoch infolge grosser Stauhöhe mit  grossem     Wasserdruck    zu rechnen ist, so er  geben sich auch für     Gewölbestaumauern     Schwierigkeiten in statischer Beziehung, so  wie bezüglich der Dichtigkeit. Bei den mei  sten ausgeführten     Gewölbestaumauern    wurde  angenommen, es genüge bei gegebenem Ra  dius, die     Gewölbestärke    in linearem Verhält  nis zum Wasserdruck nach unten zu ver  grössern, um einen Körper mit überall glei  cher Druckbeanspruchung zu erhalten. Eine  richtige Würdigung der statischen Verhält  nisse zeigt aber, dass dies nicht der Fall ist.

      Auf einem Querschnitt eines gleichmässi  gem Wasserdruck unterworfenen Gewölbes  von     greisbogenform.    und konstanter Dicke       wirkt    bekanntlich ausser der zentrisch wir  kenden Ringkraft noch eine durch das elas  tische Verhalten des     Gewölbes    bedingte Zu  satzkraft in der Richtung der     Gewölbesehne     mit dem Schwerpunkt der     Gewölbemittellinie     als Angriffspunkt. Die Ringkraft ist dem       Wasserdruck    genau proportional, und es blei  ben somit die Ringspannungen dieselben,  wenn man die     Gewölbestärke    proportional  zum Wasserdruck steigert.

   Die Zusatzkraft  dagegen wächst nicht nur direkt proportional  zum Wasserdruck, sondern auch annähernd  proportional zum Quadrat der     Gewölbestärke.     Da die Zusatzkraft gewöhnlich     verhäItnis-          mässig    klein, ihr Hebelarm aber bezüglich des  Scheitel- und Kämpferquerschnittes bedeutend  ist, so ruft sie in diesen für die Beurteilung des  Gewölbes massgebenden     Schnitten    hauptsäch  lich     Biegungsspannungen    hervor, die bekannt  lich umgekehrt proportional zum Quadrat  ,der     Gewölbestärke    sind.

   Daraus     folgt,    dass  ,die Zusatzspannungen angenähert     proportional     sind zum Wasserdruck und fast ganz unab-           hängig    von der     Gewölbestärke.    Somit reicht  es zur     Irnehaltunb    einer     begebenen    Druck  spannung nicht aus,     -wenn    die     Gewölbestärke     nach unten linear zunimmt, sondern sie muss  progressiv wachsen, also bei hohen Mauern       viel_    Baumaterial erfordern.

   Eine nachteilige       lebenerscheinunb    bei wachsender Gewölbe  stärke ist dabei noch das Auftreten immer  grösserer     Zugspannungen    aus der Zusatzkraft.  Sie     überwiegen    bald in einzelnen Gebieten  die aus der Ringkraft entstehenden Druck  spannungen.

   In gleich     ungünstigem    Sinne wir  ken abnehmende Temperatur und     Schwinden,     und zwar wachsen hier die     Spannungen    in  praktischen Verhältnissen fast proportional  zur     Gewölbestärke.    Je dicker die Mauer, um       :so    grösser kann auch die     Temperaturdifferenz          zwischen    den an Wasser und Luft     stossenden          i4la.uert;.ilen    werden, woraus ebenfalls zusätz  liche Druck- und     Zugspannungen    entstehen.

    Im     untern    Teil der     Staumauer        -wird    die     Ge-          r-ölherirl-_ung    .durch das Anhaften am     Bau-          grund        gestört,    und zwar je dicker die Mauer,  um so     weitreichender.    Die     Gesamtzugspan-          nu?rien    -werden aus alledem so gross, dass  Risse zu     gewärtigen    sind. -Wenn diese auch  nicht. unter allen Umständen die     Standfestig-          l;

  eit    des     Bauwerkes    in Frage stellen, so geht  doch die Klarheit der statischen     Verhältnisse     verloren und auch die Dichtigkeit     wird    eine       Beeinträchtigung    erfahren, sofern nicht der  ganze     Mauerwerkskörper    durch und durch  dicht ist. Mit Hilfe     zweckentsprechender    Ar  mieren     können    diese     Übelstände    zwar     ver-          rinoert        werden,    aber die     Armierung    bedeutet.

         lfehrkesten,    und es kann dieses Mittel, wenn       i@ia.uerwerk.als        Baumaterial        gegeben    ist, nicht  richtig zur     Anwendung    kommen.  



       Vorliegende        Erfindung        vermeidet    die     er-          -wähnten    Nachteile dadurch,     -dass    statt einer  einzigen     Gewölbemauer    deren mehrere hinter  einander ausgeführt werden, die sich in die       Aufgabe    der     Lastübertragung    teilen.

   Das Zu  sammenwirken der .     Gewölbe    ist. dabei in ir  aend einer 'Weise zu erreichen. welche die  Elastizität: der einzelnen Gewölbe nicht  stört, also beispielsweise durch radial be  richtete vertikale dünne     )Ärände    oder hori-         zontale    Pfosten,     Ausfüllung    des Zwischen  raumes mit losem Material oder Wasser,       keinenfalls    aber durch Zwischenbauten, wel  che eine horizontale Verstrebung     bilden;

       denn bei Vorhandensein einer solchen Ver  steifung würde das     Gewölbesystem    ähnlich  wirken     wie    ein volles     Einzelgewölbe    und da  her die diesem anhaftenden     llänbel    nicht  vermieden werden.  



  Beiliegende Zeichnung zeigt als Beispiele  drei     Ausführungsarten    des Gegenstandes der  Erfindung.  



       Fig.    1 ist ein Querschnitt, und       Fig.    2 ein Horizontalschnitt einer ersten  Ausführungsart;       Fig.    3 ist ein Querschnitt., und       Fig.        .1    ein Horizontalschnitt einer zwei  ten     Ausführungsart;          Fig.    5 ist ein Querschnitt, und       Fig.    6 ein     Horizontalschnitt    einer drit  ten     Ausführungsart.     



  Unter     Bezugnahme        auf    die     Fi-.    1 und ?,  wo .das     Zusammenwirken        beispielsweise    durch  in Eisenbeton     ausgeführt    gedachte vertikale  Wände     bewirkt    wird, sei     A-B    die beispiels  weise vertikal angenommene Fläche, auf  welche der     Wasserdruch    wirkt.

   Die punk  tierte krumme Linie     A-D-C    ist die luft  seitige     theoretische        Umrisslinie    einer     Ge-          wölbemauer    nach     bisheriger        Ausführung,     worin die als zulässig erachtete     Druck-          spannung    in     allen        Höhenlagen        gerladeer-          reicht    wird.

   Die     -wirkliche        Umrisslinie    wird  diese theoretische Linie gemäss     praktischen          Erwägungen    umschreiben. Unsere erste  flauer     a    ordnen wir nun so an, dass ihre       luftseitige        Fläche    diese theoretische Linie  nur in ihrem obersten Teile     A-D    um  schreibt, von einem     gewissen    Punkte D an  aber parallel zu     A-13    gemäss     D-E    verläuft.

    Die im untern Teile     gleichbleibende    Dicke       13-E    wird dabei zweckmässig so     klein        -e-          wählt,    dass keine oder doch nur ganz ge  ringe Zugspannungen auftreten.

   In     beliebi-          gem        Abstand    von     Mauer        a    wird eine zweite  Mauer b errichtet, welche in ihrem obersten  Teile     F-G    wiederum     gemäss    dem obersten           Teile    der Kurve     A-D-C   <I>zu</I> formen ist       und        wiederum    eine durch die vorgenannten       Erwügnngen    begrenzte Dicke     H-J    erhält,

         (lzt.        .sie    denjenigen Teil des zwischen den Ho  rizontalen     D-F    und     G-L    auftretenden  Wasserdruckes aufzunehmen hat, der den  in     der    Höhe D stattfindenden     ZVasserdruck          iil)ei-rlircitet.    In gleicher Weise werden       weiturc#    Mauern<I>e, d . . . .</I> , soweit nötig.       an        @,'e    Ordnet.  



  Der Gesamtquerschnitt und damit der  Kubikinhalt aller dieser Mauern ist kleiner  als der Querschnitt und damit der Kubik  inhalt der Einzelmauer. Denn die Kurve       A-D-C    verläuft nach früher Gesagtem  unten Weniger steil als oben. Nun wird der  obere Teil der zweiten     klauer    b als Um  hüllung der Kurve     F-G    ausgeführt, welche  genau gleich geformt und gerichtet ist wie  das     Kurvenstück        A-D.    Die Mauer<I>b</I> wird  also dünner ausfallen und damit einen ge  ringeren Inhalt besitzen als das durch sie  ersetzte     2llauerstück        D-E-h-L    einer  Mauer nach bisheriger Ausführungsart,

    welches oben durch die flachere Kurve D     L     begrenzt ist. Diese Materialersparnis wird  bei den folgenden Mauern e, d . . . . ver  hältnismässig noch grösser. Daraus erhellt  ein grosser wirtschaftlicher Vorzug der  Staumauer. Die zum grössten Teil     gleiz.h-          bleibende    Dicke der Gewölbe gestattet zu  dem eine einfachere und damit billigere Aus  führung. Ein weiterer Vorteil besteht darin.

    dass nun die Mauerwerkskörper nicht mehr  aus durch und durch wasserdichtem Material  zu bestehen brauchen, da die     R.issbildung    in  folge     Ausschaltung    der Zugspannungen ver  mieden ist und somit wasserseitig angebrachte  Dichtungsschichten genügen, die, auf riss  freier Unterlage befindlich, nun grösstmög  liche Gewähr bieten. Ein weiterer Vorteil  der Auflösung in mehrere Gewölbe ist da  durch gegeben, dass der Druck der Wider  lager auf den     Baugrand    besser verteilt wird.  und zwar ganz besonders dann. wenn die  Fundamente zu einem einzigen Körper zu  sammengefasst werden, wie im     Ausführungs-          beispiel        Fig.    2 dargestellt.

           Fig.    3 stellt im Querschnitt,     Fig.    4 im  Schnitt     x-x    ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes mit Zwischenpfei  lern dar, auf die sich die Gewölbe, stützen,  gleichzeitig zeigend, dass die Gewölbe, statt       vertikal,    in beliebiger Weise schräg gestellt  werden können. Hier ist das Zusammen  wirken der Gewölbe durch Füllen der Zwi  schenräume mit Wasser bewirkt. ,  Fing. 5 zeigt im Querschnitt,     Fig.    6 im       Horizontalschnitt    die Verwendung der Er  findung zur Erhöhung .der Standsicherheit  und Dichtigkeit bestehender oder neu auf  zuführender Schwergewichtsmauern.

   Die Ge  wölbe stützen sich dabei auf Zwischen  wände, welche den Wasserdruck auf die  Schwergewichtsmauer übertragen. Diese ist  in üblicher Weise zu bemessen, wobei in  dessen nun kein wasserdichtes Baumaterial  zur Verwendung gelangen muss und vom  Auftrieb abgesehen werden kann, so dass ge  ringere Abmessungen genügen. Die durch  diese beiden Umstände bewirkten Ersparnisse  sind geeignet, die Kosten des     Gewölbesystems     zu decken, da sich in diesem Falle Gewölbe  von kleiner Spannweite und somit ganz ge  ringer Dicke eignen werden, die wenig Bau  material- erfordern. Die     Erfindung    ist also  auch in diesem Falle geeignet, eine Er  höhung der Sicherheit und Dichtigkeit in       wirtschaftlicher    Weise zu gewährleisten.



      Vault dam. In contrast to the primitive type of construction of dams, according to which only the weight is used to transfer the water pressure to the building ground, it is now more and more common to use horizontal vaults, which, depending on local conditions, either apply to the Support valley slopes or on intermediate pillars. Such walls require less building material and, there are no noteworthy buoyancy phenomena, which otherwise pose a risk that cannot be precisely measured with dam walls.



  However, if high water pressure is to be expected as a result of high water levels, there are also difficulties in static relation to vault dams, as well as with regard to tightness. In most of the vault dams that were built, it was assumed that for a given radius, it is sufficient to increase the vault strength downwards in a linear relationship to the water pressure in order to obtain a body with the same compressive stress everywhere. However, a correct assessment of the static conditions shows that this is not the case.

      On a cross-section of an arch-shaped vault subjected to uniform water pressure. and constant thickness, as is well known, in addition to the centrally acting ring force, an additional force caused by the elastic behavior of the vault in the direction of the vault tendon with the center of gravity of the vault center line as the point of application. The ring force is exactly proportional to the water pressure, and the ring tensions therefore remain the same if the arch strength is increased proportionally to the water pressure.

   The additional force, on the other hand, increases not only in direct proportion to the water pressure, but also approximately proportionally to the square of the vault strength. Since the additional force is usually relatively small, but its lever arm is significant with regard to the apex and transom cross-section, it mainly causes bending stresses in these sections, which are decisive for assessing the vault, which are known to be inversely proportional to the square of the vault strength.

   From this it follows that the additional stresses are approximately proportional to the water pressure and almost completely independent of the vault strength. Thus, it is not sufficient to withstand a given compressive stress, -if the vault strength increases linearly downwards, but it must grow progressively, so require a lot of building material with high walls.

   A disadvantageous aspect of life with increasing vault strength is the occurrence of ever greater tensile stresses from the additional force. They soon outweigh the compressive stresses arising from the ring force in individual areas.

   Decreasing temperature and shrinkage have an equally unfavorable effect, namely here the tensions grow almost proportionally to the strength of the vault in practical conditions. The thicker the wall, the greater the temperature difference between the water and air can also be, which also creates additional compressive and tensile stresses.

    In the lower part of the dam wall, the oil sherry is disturbed by adherence to the building ground, and the thicker the wall, the more far-reaching. The total tensile stresses become so great that cracks are to be expected. -If they don't either. under all circumstances the stability l;

  If the building is questioned, the clarity of the static conditions will be lost and the tightness will also be impaired, unless the entire masonry is tight through and through. With the help of appropriate armaments, these deficiencies can be reduced, but the armouring means.

         lfehrkesten, and this means, if i@ia.uerwerk. is given as a building material, cannot be used correctly.



       The present invention avoids the mentioned disadvantages in that, instead of a single vaulted wall, several are executed one behind the other, which share the task of load transfer.

   The interaction of the. Vault is. in doing so in some way. which does not interfere with the elasticity of the individual vaults, for example, by means of radially aligned vertical thin) edges or horizontal posts, filling the space with loose material or water, but never by intermediate structures that form horizontal struts;

       because in the presence of such a stiffening, the vault system would act similarly to a full individual vault and therefore the llänbel adhering to this would not be avoided.



  The accompanying drawing shows, as examples, three embodiments of the subject matter of the invention.



       Fig. 1 is a cross section and Fig. 2 is a horizontal section of a first embodiment; Fig. 3 is a cross section., And Fig. 1 is a horizontal section of a second embodiment; Fig. 5 is a cross section, and Fig. 6 is a horizontal section of a third embodiment.



  With reference to the fi. 1 and?, Where the interaction is brought about, for example, by vertical walls designed in reinforced concrete, let A-B be the area assumed to be vertical, for example, on which the water pressure acts.

   The dotted curved line A-D-C is the air-side theoretical outline of a vaulted wall according to the previous design, in which the compressive stress that is considered permissible is achieved at all altitudes.

   The real outline will circumscribe this theoretical line according to practical considerations. We now arrange our first flauer a in such a way that its air-side surface only rewrites this theoretical line in its uppermost part A-D, but from a certain point D on it runs parallel to A-13 according to D-E.

    The thickness 13-E, which remains the same in the lower parts, is expediently chosen to be so small that no or only very low tensile stresses occur.

   At any distance from wall a, a second wall b is erected, which in its uppermost part FG is again to be shaped according to the uppermost part of the curve ADC and again has a thickness HJ limited by the aforementioned considerations ,

         (lzt... it has to absorb that part of the water pressure occurring between the horizontal D-F and G-L that controls the water pressure occurring at height D). In the same way, wide # Walls <I> e, i.e. . . . </I>, if necessary. at @, 'e orders.



  The total cross-section and thus the cubic content of all these walls is smaller than the cross-section and thus the cubic content of the individual wall. Because curve A-D-C is less steep below than above, according to what was said earlier. Now the upper part of the second claw b is carried out as a wrap around the curve F-G, which is shaped and directed exactly the same as the curve piece A-D. The wall <I> b </I> will therefore be thinner and therefore have a smaller content than the 2llauer piece D-E-h-L of a wall according to the previous design that it replaced,

    which is bounded above by the flatter curve D L. This material saving is achieved in the following walls e, d. . . . proportionally even larger. This shows a great economic advantage of the dam. The largely constant thickness of the vault also allows a simpler and thus cheaper design. Another benefit is that.

    that now the masonry no longer needs to be made of thoroughly watertight material, as cracking is avoided as a result of the elimination of tensile stresses and sealing layers attached to the water side are sufficient, which, on a crack-free base, now offer the greatest possible guarantee. Another advantage of the dissolution into several vaults is given by the fact that the pressure of the abutment is better distributed on the building site. and especially then. when the foundations are combined into a single body, as shown in the exemplary embodiment in FIG.

           Fig. 3 shows in cross section, Fig. 4 in section x-x an embodiment of the subject invention with Zwischenpfei learners on which the vaults are based, at the same time showing that the vaults, instead of vertical, can be inclined in any way. Here the vaults work together by filling the spaces between them with water. , Fing. 5 shows in cross section, Fig. 6 in horizontal section, the use of the invention to increase .der stability and tightness of existing or new to feeding heavyweight walls.

   The vaults are supported by partition walls, which transfer the water pressure to the gravity wall. This is to be measured in the usual way, in which now no waterproof building material has to be used and buoyancy can be disregarded, so that ge smaller dimensions are sufficient. The savings brought about by these two circumstances are suitable to cover the costs of the vault system, since in this case vaults with a small span and thus very little thickness are suitable, which require little building material. The invention is also suitable in this case to ensure an increase in security and tightness He in an economical manner.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gewölbestaumauer, dadurch gekennzeich net, dass sie aus mehreren in beliebigem Ab stand hintereinander angeordneten Gewölben besteht, die den Wasserdruck je zum Teil tragen, jedoch im übrigen voneinander un abhängig wirkende elastische Bogentragwerke bilden, wobei zwischen diesen angeordnete Übertragungsmittel den Gesamtwasserdruck auf die einzelnen Gewölbe verteilen, ohne diese in horizontaler Ebene gegeneinander zu versteif en. PATENT CLAIM: Vault dam, characterized in that it consists of several vaults arranged one behind the other at any distance, each of which carries the water pressure in part, but otherwise forms elastic arch structures that act independently of one another, with transmission means arranged between these the total water pressure on the individual Distribute vaults without stiffening them against each other in a horizontal plane.
CH101777D 1921-09-22 1922-08-17 Vault dam. CH101777A (en)

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ID=5649046

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CH101777D CH101777A (en) 1921-09-22 1922-08-17 Vault dam.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4796398A (en) * 1985-09-30 1989-01-10 Simferopolsky Filial Dnepropetrovskogo Inzhenerno-Stroitelnogo Instituta Foundation of a building or installation erected across a ravine extending along a slope

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4796398A (en) * 1985-09-30 1989-01-10 Simferopolsky Filial Dnepropetrovskogo Inzhenerno-Stroitelnogo Instituta Foundation of a building or installation erected across a ravine extending along a slope

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