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Die Erfindung betrifft einen Damm aus einer Mehrzahl von modularen Dammbauelementen.
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Stand der Technik
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Staumauern für Stauseen und Wasserspeicher sind seit langem bekannt. Staumauern wurden ursprünglich aus Erde oder aus Lehm gebaut. Im letzten Jahrhundert wurden zunehmend Staumauern aus Beton und Stahl gebaut, was wesentlich stabiler ist und somit den Bau von höheren Staumauern erlaubt.
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Staumauern haben allerdings den Nachteil, dass sie sehr starr sind. Insbesondere in Gebieten mit Erdbeben müssen die Fundamente der Staumauern so gebaut sein, dass die Staumauer während des Erdbebens nicht zusammenbricht oder brüchig bzw. rissig wird.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 0 451 521 A1 (Büsching) zeigt ein sogenanntes Uferschutzbauwerk für wellenbelastete Böschungsstrukturen, geneigte Stauwände oder dergleichen, aus zumindest teilweise geschlossenen wasserdurchströmbaren Betonformkörper, die gemeinsam ein böschungsparalleles Deckwerk bilden. Die Betonformkörper sind dazu geeignet, als eigentliche Tragelemente der Baukonstruktion Verwendung zu finden. Beispielsweise können sie als Bausteine des Stützkörpers dammartiger Strukturen in regelmäßiger Stapelung mit einem geeigneten Material verfüllt werden. Allerdings offenbart die Patentanmeldung nicht, mit welchem Material die Hohlkörper verfüllt sind.
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US Patent 2,653,450 A (L. M. Fort) zeigt eine Wandstruktur mit zylinderförmigen Hohlbauelementen mit einem inneren Hohlraum, die mit Schlacke oder Dreck befüllt werden können.
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Die bekannten Lösungen haben allerdings den Nachteil, dass sie sehr starr sind und somit keine Flexibilität aufweisen. Darüber hinaus kann Wasser über den Deich und in die tiefer liegenden Gebiete auf der anderen Seite des Deichs fließen.
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Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, einen stabileren Damm sowie ein Verfahren zum Aufbau eines Damms zu entwickeln.
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Diese Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Das aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2004 030 815 A1 bekannte Verbindungselement wird verwendet, wobei der innere Hohlraum mit porösen Materialien befüllbar ist.
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Insbesondere umfasst ein Damm, wie er in Anspruch 1 definiert ist, eine Mehrzahl von Dammbauelementen, die miteinander verzahnt sind, wobei das Dammbauelement eine Außenwand und einen inneren Hohlraum, der von der Außenwand umgeben wird, aufweist. Der innere Hohlraum weist mehrere Schichten von verschiedenen porösen Materialien auf.
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Die verzahnten Bauelemente der Erfindung erlauben einen schnellen und kastengünstigen Aufbau eines Dammbaus. Aufgrund der Verzahnung der einzelnen verzahnten Bauelemente ist der Aufbau beispielsweise eines sehr stabilen Damms möglich.
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Die Bauelemente weisen eine Außenwand und einen inneren Hohlraum auf, der von der Außenwand umgeben wird. Die Außenwand hat an axialen Endbereichen zumindest zwei Aussparungen zur Aufnahme von zumindest einem anderen Bauelement. Durch diese Art und Weise der Aussparungsanordnung ist ein Aufbau möglich, der sich sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung erstreckt und gleichzeitig sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung verzahnt ist.
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Die Erfindung wird mm anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen
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1a eine schematische Schnittdarstellung eines Dammbaus gemäß der Erfindung;
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1b eine schematische Schnittdarstellung von Bauelementen;
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1c eine schematische Schnittdarstellung von alternativen Bauelementen;
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1d eine schematische perspektivische Darstellung eines Bauelements;
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2 eine Außenwand aus verschiedenen zusammengesteckten Bauelementen;
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3 einen Hohlraum mit Materialschichten;
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4 eine Innenzelle;
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5 die Verbindung von einzelnen Dammbauelementen.
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1a zeigt einen Damm 5 gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung quer zu dem Damm 5. Der Damm 5 ist aus mehreren Dammbauelementen 10 gebaut, die nebeneinander und/oder aufeinander gesetzt sind. Die Dammbauelemente 10 weisen eine Außenwand 20 mit einem inneren Hohlraum 30, der in 1b deutlicher erkennbar ist, auf. Der Damm 5 kann u. a. als Deich an einem Flussufer oder als Staumauer bei einem Wasserspeicher verwendet werden. Die schraffierten Bereiche 21 stellen Verzahnungsbereiche der Dammbauelemente 10 dar. 1b zeigt einen Ausschnitt des Damms 5 in einer Schnittdarstellung horizontal zu dem Damm 5. Wie anhand der 1a und 1b ersichtlich ist, sind die Dammbauelemente 10 im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Jedoch können die Dammbauelemente in jedweder gewünschten Querschnittsform ausgebildet werden. Beispielsweise zeigt die 1c eine Schnittdarstellung von Daumbauelementen 110 horizontal zu den Dammbauelementen 110, die im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind. Es versteht sich, dass auch die Dammbauelemente 110 der 1c eine Außenwand 120, einen inneren Hohlraum 130 sowie Verzahnungsbereiche 121 aufweisen und mittels Verzahnungen verbindbar sind.
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Vorzugsweise haben die Außenwände 20 und 120 der Bauelemente, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel Dammbauelemente 10 sind, an ihren beiden axialen Endbereichen jeweils zumindest zwei Aussparungen zur Aufnahme von jeweils zumindest einem anderen Bauelement. Die Aussparungen sind in 1d dargestellt und unten erläutert. Aus der Anordnung und Positionierung der Aussparungen und dem Zusammenfügen mehrerer Bauelemente mittels dieser Aussparungen ergibt sich ein Gesamtbaukörper, der sich in vertikaler und horizontaler Richtung erstreckt. Es versteht sich, dass sich dadurch eine Verzahnung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ergibt, was vorteilhaft ist für die Stabilität bzw. die Statik und Dynamik des Gesamtbaukörpers.
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1d zeigt eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften (Damm-)Bauelements 10 der 1a, 1b mit Aussparungen 50. Zumindest zwei Aussparungen 50 sind jeweils an den zwei axialen Endbereichen des jeweiligen Dammbauelements 10 angeordnet.
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Das Dammbauelement 10 der 1d weist jeweils drei Aussparungen 50 an den axialen Endbereichen auf. Die Positionierung der Aussparungen 50 kann je nach Anforderung in Umfangsrichtung gewählt werden. Ebenfalls können die Abmessungen der Aussparungen 50 je nach Anforderung gewählt werden. So ist beispielsweise der mit dem Bezugszeichen 51 versehene Bereich zur Aufnahme von zwei Außenwänden geeignet, wohingegen der mit dem Bezugszeichen 52 versehene Bereich zur Aufnahme von nur einer Außenwand geeignet ist.
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Die Erfindung kann des Weiteren eingesetzt werden z. B. zur Trockenlegung von Land oder zum Aufbau einer Struktur in offenem Wasser. Des Weiteren kann die Erfindung bei der Landgewinnung, beim Bohrinselbau, beim Bau von Hafenanlagen, beim Kanalbau, beim Landschaftsbau und beim Wasserbau verwendet werden. Die Bauelemente sind aus Einzelteilen vorgefertigt, die durch konstruktionsbedingte Aussparungen miteinander verzahnt sind. Die Bauelemente stellen Systembauteile dar. Entsprechend dem Einsatzgebiet (Dammbau, Landgewinnung, Bohrinselbau, Kanalbau, Landschaftsbau, Wasserbau, etc.) werden diese Systembauteile zusammen gesteckt. Somit entsteht ein Gesamtbaukörper, der an bestimmte Funktionen, die vom Einsatzgebiet abhängig sind, angepasst werden kann. Die Lasten (beispielsweise Wasser-, Windlasten, usw.) können vom Gesamtbaukörper aufgenommen, auf diesen verteilt und somit ausgeglichen werden. Durch die Steckbauweise ist es möglich, die einzelnen Systembauteile, die vorgefertigt sind und eine optimale Verbau- und Liefergröße aufweisen, unkompliziert, das heißt leicht, einfach und schnell montierbar, zu einem Gesamtbaukörper zusammen zu bauen. Dies ist ohne größere Aufwendungen vor Ort möglich. Gegenüber herkömmlichen Verfahren zeigt sich hier eine enorme Kostenersparnis.
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Auf einer Seite (die Wasserseite) des Damms 5 befindet sich Wasser 7 und auf der anderen Seite (die Landseite) des Damms 5 ist üblicherweise trockenes Land 8. Eine Abdichtung 9 befindet sich üblicherweise zwischen der Wasserseite und der Landseite. Diese Abdichtung 9 verhindert das Durchfließen des Wassers 7 von der Wasserseite auf die Landseite. Zwar ist diese Abdichtung 9 als eine Art Fundament in der 1 dargestellt, jedoch kann die Abdichtung 9 auch als Bestandteil des Bodens ausgebildet werden.
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2. zeigt den Aufbau einer Außenwand 20, die aus mehreren Bauteilen 22 gebaut ist. Die Bauteile 22 sind mittels Verbindungselemente 40 zusammengehalten und weisen eine oder mehrere Aussparungen 25 auf. Der Aufbau der Verbindungselemente 40 und die Funktionen der Aussparungen 25 werden später beschrieben. Die Bauteile 22 sind in einer Ausführungsform der Erfindung aus einem vorher produzierten steinartigen Material, das überwiegend aus Sekundärrohstoffen gewonnen wurde, hergestellt.
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Die Aussparungen 25 in einem Bauteil 22 dienen der Aufnahme von Aussparungen 25 von einem anderen Bauteil 22. Folglich kann die Außenwand 20 aus mehreren Schichten von aufgestapelten Bauteilen 22 „verzahnt” gebaut werden. Die jeweiligen Aussparungen 25 sind somit ineinander verhakt und verleihen somit der Struktur der Außenwand 20 eine große Stabilität.
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Die Verzahnung der Bauteile 22 ist in 3 besser dargestellt. Ein oberes Bauteil 22' ist auf ein unteres Bauteil 22'' aufgelegt und in der Aussparung 25'' aufgenommen. 3 zeigt auch, dass der Hohlraum 30 mit verschiedenen Schichten von Materialien 42, 44, 46 und 48 befüllt ist. Vorzugsweise werden vier unterschiedliche Schichten 52, 54, 56 und 58 verwendet. Allerdings kann der Hohlraum mit mehreren oder wenigeren Schichten befüllt werden. In der in 3 dargestellten Ausführungsform besteht die oberste Schicht 52 aus Sand oder Kies, die folgende Schicht 54 aus Torf oder Erde, die nächste Schicht 56 aus Sand und die unterste Schicht 58 aus Erde. Die Befüllung des Hohlraums 30 gibt dem Dammbau 10 eine höhere Stabilität.
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Je nach Befüllungsmaterial in Kombination mit der Anordnung der unterschiedlichen Schichten können dem Gesamtbaukörper unterschiedliche Eigenschaften verliehen werden, das heißt, dieser Gesamtbaukörper kann je nach Bedarf an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann somit gezielt die Statik und Dynamik verbessert werden, oder die Wasserspeicherfähigkeit sowie die Abdichtung gegenüber Wasser, Schadstoffen, etc., gesteuert werden, um nur einige Anpassungsmaßnahmen zu nennen. Der innere Zellaufbau kann beispielsweise mit Füllstoffen (z. B. Erde), Stabilisatoren (z. B. Kies, Torf), Dichtstoffen (z. B. Tone) sowie Filterstoffen (z. B. Kies, Sand, Tort) ausgebildet werden. Somit können beispielsweise die auf den Gesamtbaukörper (z. B. ein Dammbau) einwirkenden Kräfte so reguliert werden, dass dieser größten Beanspruchungen standhält.
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Regenwasser oder Wasser bei Überflutung des Dammbaus 5 kann durch die Materialschichten 52, 54, 56 und 58 durchsickern und wird dann vom Boden in das Grundwasser aufgenommen. Das Vorhandensein der oben erwähnten Abdichtung verhindert im Wesentlichen das Fliessen des durchgesickerten Wassers auf die Landseite. Die Materialschichten 52, 54, 56 und 58 haben auch den Vorteil, dass sie das durchgesickerte Wasser durch einen Filtrierungseffekt reinigen.
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Die Materialschicht 52 kann Boden- und Torfschichten umfassen, die Wasser speichern, den Wasserspiegel im Baukörper und/oder teilweise außerhalb des Baukörpers regulieren – je nach vorgegebener Anforderung.
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Die Materialschicht 54 kann Boden- und Torfschichten umfassen, die Wasser speichern, den Wasserspiegel regulieren und gezielt die notwendigen Wassermengen an das Bausystem zur Stabilisierung weitergeben.
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Die Materialschicht 56 kann Ton, tonartige Materialen und/oder silikatische, organische und/oder anorganische Materialen umfassen. Diese Materialschicht 56 ermöglicht eine dauerhafte, im Wesentlichen rissbildungsfreie Abdichtung des Bauwerks. Vorzugsweise können die silikatischen, organischen und/oder anorganischen Materialien bereits gemischt in das Bauwerk eingearbeitet werden. Mit der Zugabe von Wasser, die auf natürliche Weise erfolgen kann und/oder von Menschen ausgeführt wird, kommt es zum Quellen der jeweiligen Materialien und somit zur gezielten und dauerhaften Abdichtung. Dies führt zu Stabilität und Funktionsfähigkeit des Bauwerks; die Abdichtung kann gegen Wasser, Schadstoffe, Öl oder andere Stoffe oder Gase wirken. Die Abdichtung ist raumfüllend, sie passt sich an die jeweiligen geometrischen Gegebenheiten des Bauwerks bzw. des (Damm-)Bauelements an, ohne irgendwelche Spalten, Risse oder sonstige Hohlräume zu hinterlassen. Dies auch bei großen Beanspruchungen, wie beispielsweise großem Druck.
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Die Materialschichten 52 und 56 können des Weiteren Kieseinlagen und Sandschichten zur Stabilisation und Reinigung des Wassers umfassen. Durch eine Materialschicht 52 oder 56 mit Sandeinlagerung wird eine weitere statische bzw. dynamische Verbesserung des Bauwerks erzielt. Die Durch- bzw. Abflussmengen an Wasser können im und durch das Bauwerk reguliert werden. Dies wird durch die Verwendung entsprechender Füllungen, die beispielsweise als Durchfluss-, Filter- und/oder Abdichtmaterialen fungieren, gewährleistet.
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3 zeigt ebenfalls eine Innenzellenwandung 35 einer Innenzelle 38. Die Innenzellen 38 sind in 4 näher dargestellt. Die Innenzellen 38 werden durch mehrere Innenzellenwandungen 35 gebildet, die kreuzartig zusammengestellt sind, wie aus der 4 zu erkennen ist. Die Innenzellenwandungen 35 sind aus den gleichen Materialien wie die Bauteile 22 hergestellt. Die Innenzellenwandungen 35 sind in dem Hohlraum 30 auf der Außenwand 20 eingesetzt und teilen den Hohlraum 30 in mehrere kleine Innenzellen 38 auf. Die Innenzellen 38 haben den Vorteil, dass das Wegspülen zumindest der obersten Materialschicht 52 bei der Überflutung des Damms 5 verhindert wird.
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Das Zusammenverbinden der einzelnen Bauteile
22 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der
5 beschrieben. Das aus der
deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2004 030 815 bekannte Verbindungselement wird verwendet.
5 zeigt zwei Bauteile
22a und
22b, die jeweils eine Bohrung
24a,
24b aufweisen. In den beiden Bohrungen
22a und
22b werden jeweils Dübel
60a und
60b eingesetzt. Danach wird eine Hülse
62 in einen der Dübel
60a bzw.
60b eingesetzt. In dem anderen Dübel
60b bzw.
60a wird ein Anker
64 eingesetzt. Ein erstes Ende eines Stifts
64 wird in die Hülse
62 eingebracht und nach Zusammenbringen wird das zweite Ende des Stifts
64 in den Anker eingebracht. Somit sind die zwei Bauteile
22a und
22b fest zusammengehalten. Ein Auseinanderbringen der zwei Bauteile
22a und
22b ist ohne Zerstörung des Stifts
64 bzw. der Stifte
64 nicht möglich.
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Die „offene” Oberfläche des Dammbaus 5 erlaubt eine Begrünung des Dammbaus 5, welche die optische Attraktivität des Dammbaus 5 steigert.
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Es versteht sich, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit in den vorstehend beschriebenen Figuren die Bezugszeichen lediglich exemplarisch eingefügt sind. Des Weiteren versteht sich, dass die Ausführungen zu den Dammbauelementen, sinngemäß auch für entsprechende Bauelemente anderer Verwendungszwecke (z. B. Landgewinnung, Bohrinselbau, Kanalbau, Landschaftsbau, Wasserbau, etc.) gelten.
