DE102014108274B4 - Flood protection system - Google Patents
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Abstract
Hochwasser-Schutzsystem mit im Gründungsbauwerk angeordneter Spundwand, deren oberer Abschnitt mit dem Gründungsbauwerk abschließt oder aus diesem herausragt, bestehend aus in einer Reihe nebeneinander angeordneter Spundwandelemente (1, 1', 2, 2', 3), die über ein Spundwandschloss (8) miteinander verbunden sind, und köcherartigen Befestigungseinheiten (9) zur Aufnahme vertikaler Stützen, wobei jede köcherartige Befestigungseinheit (9) in einem trapezförmigen Freiraum (31), der sich zwischen zwei (1', 2') oder drei benachbarten Spundwandelementen (1, 2, 3) befindet, angeordnet ist, und die Befestigungseinheit (9) an einer Seite mit einem oder zwei Spundwandelementen (1, 2) und an der gegenüberliegenden Seite mit mindestens einer stabilen seitlichen Abdeckplatte (18) fest verbunden ist, die mit den benachbarten Spundwandelementen (1, 1', 2, 2', 3) fest verbunden ist, und auf der Befestigungseinheit (9) eine Stützenauflage (12) mit einer Aufnahmeöffnung für die Stütze (21) aufliegt.Flood protection system with sheet pile wall arranged in the foundation structure, the upper section of which ends with the foundation structure or protrudes from it, consisting of sheet pile wall elements (1, 1 ', 2, 2', 3) arranged in a row next to one another, which are connected via a sheet pile interlock (8) are connected to one another, and quiver-like fastening units (9) for receiving vertical supports, each quiver-like fastening unit (9) in a trapezoidal free space (31) which is between two (1 ', 2') or three adjacent sheet pile wall elements (1, 2, 3) is located, is arranged, and the fastening unit (9) is firmly connected on one side with one or two sheet pile wall elements (1, 2) and on the opposite side with at least one stable lateral cover plate (18), which is firmly connected to the adjacent sheet pile wall elements ( 1, 1 ', 2, 2', 3) is firmly connected, and a support pad (12) with a receiving opening for the support (21) rests on the fastening unit (9).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochwasser-Schutzsystem mit im Gründungsbauwerk angeordneter Spundwand, deren oberer Abschnitt mit dem Gründungsbauwerk abschließt oder aus diesem herausragt.The invention relates to a flood protection system with a sheet pile wall arranged in the foundation structure, the upper section of which ends with the foundation structure or protrudes from it.
Zum Schutz gegen Hochwasser ist bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen bekannt.A large number of different devices are already known for protection against flooding.
Viele dieser Vorrichtungen werden in Spundwandbauweise ortsfest errichtet und bleiben auch in hochwasserfreien Zeiten unverändert bestehen.Many of these devices are built in a fixed position using sheet pile wall construction and remain unchanged even in flood-free times.
In Städten oder an Küsten errichtete Hochwasserschutzanlagen vorgenannter Bauart sind aus optischen Gründen unerwünscht und beeinträchtigen den üblichen Stadt- oder Besucherverkehr.Flood protection systems of the aforementioned type erected in cities or on coasts are undesirable for optical reasons and impair normal city or visitor traffic.
In Erholungsorten im Küstenbereich gibt es Strandpromenaden und Fahrradwege, die von einer großen Anzahl an Besuchern genutzt werden und nur außerhalb der Saisonzeiten einen Hochwasserschutz erfordern.In resorts in the coastal area there are beach promenades and cycle paths that are used by a large number of visitors and only require flood protection outside of the season.
Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an Hochwasserschutzanlagen, die nur für bestimmte Zeiträume innerhalb eines Jahres errichtet werden. Derartige Anlagen sollten sich mit vergleichsweise geringem Aufwand montieren und demontieren lassen.There is therefore a considerable need for flood protection systems that are only built for certain periods within a year. Such systems should be able to be assembled and disassembled with comparatively little effort.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass insbesondere in am Meer gelegenen Gebieten oft klimatische Bedingungen herrschen, die extrem hohe Anforderungen an die Qualität und Funktionssicherheit von Hochwasserschutzanlagen stellen. Dies trifft insbesondere für Küstenbereiche mit Sturmflutgefahr zu, wo bedingt durch kurze Vorwarnzeiten die Forderung besteht, dass Hochwasserschutzanlagen schnell und sicher montierbar sein müssen.It has to be taken into account that especially in areas by the sea there are often climatic conditions that place extremely high demands on the quality and functional reliability of flood protection systems. This applies in particular to coastal areas with a risk of storm surges, where, due to short warning times, there is a requirement that flood protection systems must be able to be installed quickly and safely.
Zur Errichtung von zeitweise benötigten Hochwasserschutzanlagen sind insbesondere Ausführungen (
Eine Lösung ähnlicher Bauart ist auch aus der
Bei Bedarf werden die Stützen mittels Kran hochgezogen und in ihrer Gebrauchslage verriegelt. Zwischen zwei benachbarten Stützen werden zur Errichtung einer Schutzwand Dammbalken eingesetzt.If necessary, the supports are raised by a crane and locked in their position of use. Dam beams are used between two adjacent supports to erect a protective wall.
Aus der
Die Befestigungseinheit besteht aus einem stabilen Bauteil mit einer zentrisch angeordneten, rohrförmigen Aufnahme mit zwei gegenüberliegend angeordneten, axial verlaufenden Führungsnuten und einer im unteren Abschnitt angeordneten ringförmig verlaufenden Nut, die durch mindestens einen Anschlag unterbrochen ist, der versetzt zu den axialen Führungsnuten angeordnet ist. Das obere Ende der rohrförmigen Aufnahme ist von einem flanschförmigen Abschnitt umgeben und der untere Abschnitt der Stütze ist rohrförmig ausgebildet und passgenau in die rohrförmige Aufnahme einsetzbar. Im unteren Bereich des rohrförmigen Abschnitts ist mindestens ein in axialer Richtung bewegbares Arretierungselement vorgesehen, das nach dem Einsetzen und Drehen der Stütze in Richtung Anschlag formschlüssig in die ringförmig verlaufende Nut eingreift. Mittels mindestens einer in axialer Richtung wirkenden Spannvorrichtung ist die Stütze fest in Einbaulage arretierbar. Am oberen Ende des rohrförmigen Abschnitts der Stütze ist eine Abdeckung vorgesehen, die im verriegelten Zustand der Stütze mit dem flanschförmigen Abschnitt der Befestigungseinheit in Berührungskontakt steht und die rohrförmige Aufnahmeöffnung dicht verschließt.The fastening unit consists of a stable component with a centrally arranged, tubular receptacle with two oppositely arranged, axially running guide grooves and an annular running groove in the lower section, which is interrupted by at least one stop that is offset from the axial guide grooves. The upper end of the tubular receptacle is surrounded by a flange-shaped section and the lower section of the support is tubular and can be inserted precisely into the tubular receptacle. In the lower region of the tubular section, at least one locking element is provided which can be moved in the axial direction and which, after inserting and rotating the support in the direction of the stop, engages positively in the annular groove. The support can be firmly locked in the installation position by means of at least one clamping device acting in the axial direction. At the upper end of the tubular section of the support, a cover is provided which, in the locked state of the support, is in physical contact with the flange-shaped section of the fastening unit and tightly closes the tubular receiving opening.
Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass die Befestigungseinheiten in einem Stahlbeton/ -fundament gegründet werden müssen.The disadvantage of this system is that the fastening units must be established in a reinforced concrete / foundation.
Bei eintretendem Hochwasser und Sturm, insbesondere in Küstenbereichen, treten erhebliche Kräfte (Biegemomente, Querkräfte, Torsionskräfte und Normalkräfte) auf, die über die Stützen in das Fundament eingeleitet werden. Die Fundamente erfordern daher einen hohen Bewehrungsgrad, der materialseitig und vom Herstellungsaufwand mit hohen Kosten verbunden ist.When floods and storms occur, especially in coastal areas, considerable forces (bending moments, transverse forces, torsional forces and normal forces) occur, which are introduced into the foundation via the supports. The foundations therefore require a high degree of reinforcement, which is associated with high costs in terms of materials and manufacturing effort.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Hochwasser-Schutzsystem zu schaffen, das sich durch wesentlich geringere Baukosten auszeichnet und bei dem ohne nachteilige Auswirkungen hinsichtlich der Belastbarkeit auf die Errichtung eines Fundamentes in Stahlbeton-Beton Ausführung verzichtet werden kann.The invention is based on the object of creating a generic flood protection system which is characterized by significantly lower construction costs and in which the construction of a reinforced concrete-concrete foundation can be dispensed with without adverse effects on the load-bearing capacity.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.According to the invention, the object is achieved by the features specified in
Das Hochwasser-Schutzsystem umfasst eine im Gründungsbauwerk angeordnete Spundwand, deren oberer Abschnitt aus dem Gründungsbauwerk herausragt. Die Spundwand besteht aus in einer Reihe nebeneinander angeordneten Spundwandelementen, die über ein Spundwandschloss miteinander verbunden sind. Zur Aufnahme vertikaler Stützen sind in vorgegebenen Abständen köcherartige Befestigungseinheiten vorgesehen. Die einzelnen köcherartigen Befestigungseinheiten sind zwischen zwei oder drei benachbarten Spundwandelementen angeordnet.The flood protection system comprises a sheet pile wall arranged in the foundation structure, the upper section of which protrudes from the foundation structure. The sheet pile wall consists of sheet pile wall elements arranged in a row next to one another, which are connected to one another via a sheet pile interlock. To accommodate vertical supports, quiver-like fastening units are provided at predetermined intervals. The individual quiver-like fastening units are arranged between two or three adjacent sheet pile wall elements.
Jede Befestigungseinheit ist an einer Seite mit einem oder zwei Spundwandelementen und an der gegenüberliegenden Seite mit mindestens einer stabilen seitlichen Abdeckplatte fest verbunden. Die Abdeckplatte, die auch aus mehreren Teilstücken gebildet sein kann, ist mit den benachbarten Spundwandelementen fest verbunden. Die Verbindung bzw. Befestigung der Befestigungseinheit sowie der Abdeckplatte erfolgt vorzugsweise durch Schweißen. Auf der Befestigungseinheit liegt eine Stützenauflage mit einer Aufnahmeöffnung für die Stütze auf. Zum Hochwasserschutz sind zwischen den Stützen in an sich bekannter Art Dammbalken oder Sichtwandelemente angeordnet.Each fastening unit is firmly connected on one side with one or two sheet pile wall elements and on the opposite side with at least one stable lateral cover plate. The cover plate, which can also be formed from several parts, is firmly connected to the adjacent sheet pile wall elements. The connection or fastening of the fastening unit and the cover plate is preferably carried out by welding. A support pad with a receiving opening for the support rests on the fastening unit. For flood protection, dam beams or exposed wall elements are arranged between the supports in a manner known per se.
Der Vorteil der Kombination einer in den Boden angeordneten Spundwand mit den köcherartigen Befestigungseinheiten ermöglicht, die bei Hochwasser durch den anliegenden Wasserdruck auftretenden Kräften besser aufzunehmen und in das Erdreich abzuleiten. Dadurch kann die Belastbarkeit von Deichen mit derartigem Hochwasserschutz verbessert werden. Die Kräfte werden direkt von den Stützen in die Spundwandgründung eingeleitet.The advantage of the combination of a sheet pile wall arranged in the ground with the quiver-like fastening units makes it possible to better absorb the forces occurring during flooding due to the water pressure applied and to dissipate them into the ground. As a result, the load-bearing capacity of dykes with such flood protection can be improved. The forces are transferred directly from the columns into the sheet pile foundation.
Außerdem wird im Vergleich zu herkömmlichen, auf einem Stahlbetonfundament gegründeten, Hochwasserschutzanlagen mittels der vorgeschlagenen Lösung der Aufwand zur Errichtung eines Hochwasser- Schutzsystems erheblich verringert.In addition, compared to conventional flood protection systems based on a reinforced concrete foundation, the proposed solution considerably reduces the effort required to set up a flood protection system.
Aufgrund der möglicherweise auftretenden hohen Belastungen bei Hochwasser (Biegemomente, Querkräfte, Torsionskräfte und Normalkräfte) müssen Stahlbetonfundamente einen hohen Bewehrungsgrad aufweisen. Dies ist mit einem großen Aufwand und hohen Kosten verbunden.Due to the high loads that may occur during floods (bending moments, transverse forces, torsional forces and normal forces), reinforced concrete foundations must have a high degree of reinforcement. This is associated with great effort and high costs.
Die Befestigungseinheit ist vorzugsweise aus vier stabilen Seitenwänden aus Stahl gebildet, die zu einem im Querschnitt rechteckförmigen Hohlkörper zusammengefügt sind. Die Befestigungseinheit besitzt zwei parallele Seitenwände, die in ihrer Länge die beiden anderen Seitenwände überragen, wodurch vier Befestigungsabschnitte entstehen. Entlang dieser Befestigungsabschnitte werden die Schweißnähte zur Verbindung der köcherartigen Befestigungseinheit mit dem zugehörigen Spundwandelement bzw. der Abdeckplatte gelegt.The fastening unit is preferably formed from four stable side walls made of steel, which are joined together to form a hollow body with a rectangular cross-section. The fastening unit has two parallel side walls, the length of which protrudes beyond the other two side walls, creating four fastening sections. The weld seams for connecting the quiver-like fastening unit to the associated sheet pile wall element or the cover plate are laid along these fastening sections.
Zwischen benachbarten Stützen sind die Spundwandelemente mittels Spundwandholmen abgedeckt. Diese bilden mit den Abdeckplatten der Stützen oder den einzeln aufgelegten Abdeckplatten, wenn die Stützen entfernt sind, eine Ebene.The sheet piling elements are covered by sheet piling spars between adjacent supports. These form a plane with the cover plates of the supports or the individually placed cover plates when the supports are removed.
Zwischen den Spundwandholmen und der Oberseite der Spundwandelemente ist eine Dichtung angeordnet, entweder an der Unterseite der Spundwandholme oder als Aufsteckprofil auf die nach oben zeigenden Stirnseiten der Spundwandelemente. Die Stützenauflage besitzt eine im Querschnitt eine rechteckförmige Vertiefung zur Aufnahme einer Dichtung und einer bündig abschließenden Abdeckplatte, die entweder als Einzelteil ausgeführt ist oder fester Bestandteil der Stütze ist.A seal is arranged between the sheet piling spars and the top of the sheet pile wall elements, either on the underside of the sheet pile wall spars or as a clip-on profile on the upwardly pointing end faces of the sheet pile wall elements. The support pad has a recess with a rectangular cross section for receiving a seal and a flush cover plate, which is either designed as a single part or is an integral part of the support.
Die als U-Profil ausgeführten Spundwandelemente bestehen aus einem Spundwandrücken und zwei in eine Richtung zeigende Spundwandstege. Spundwandelemente in einer Ausführung als Z-Profil besitzen einen Spundwandsteg und zwei in entgegengesetzter Richtung abgewinkelte Spundwandflansche, die miteinander verbunden, den Spundwandrücken bilden.The sheet pile wall elements designed as a U-profile consist of a sheet pile back and two sheet pile webs pointing in one direction. Sheet pile wall elements in a Z-profile design have a sheet pile wall web and two sheet pile wall flanges angled in opposite directions, which are connected to one another and form the sheet pile back.
Die in die köcherartigen Befestigungseinheiten eingesetzten vertikalen Stützen sind mit Mitteln zur Verriegelung ausgerüstet.The vertical supports inserted into the quiver-like fastening units are equipped with locking means.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen,
-
1 einen Teilabschnitt des Hochwasser-Schutzsystems als Explosionsdarstellung, -
2 eine erste Ausführung und Anordnung der köcherartigen Befestigungseinheit als Querschnittsdarstellung (mit drei Spundwandelementen), -
3 eine zweite Ausführung und Anordnung der köcherartigen Befestigungseinheit als Querschnittsdarstellung (mit zwei Spundwandelementen), -
4 die Stützenauflage als Einzelteil in Draufsicht, -
5 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in4 und -
6 die Rückansicht der Ausführung gemäß1 im montierten Zustand, ohne Verblendung.
-
1 a section of the flood protection system as an exploded view, -
2 a first design and arrangement of the quiver-like fastening unit as a cross-sectional view (with three sheet pile wall elements), -
3 a second design and arrangement of the quiver-like fastening unit as a cross-sectional representation (with two sheet pile wall elements), -
4th the support as a single part in plan view, -
5 a section along the line AA in4th and -
6th the rear view of the execution according to1 in the assembled state, without facing.
Der in
Die einzelnen in einer Reihe, abwechselnd seitenverkehrt, angeordneten Spundwandelemente
Zwischen den Spundwandelementen
Die köcherartige Befestigungseinheit
Wie in
In diesem Fall wird mit zwei über ein Spundwandschloss
Auf die montierte bzw. angeschweißte Befestigungseinheit
Die Stützenauflage
Die Spundwandelemente und die köcherartigen Befestigungseinheiten bilden den stationären Teil des Hochwasser-Schutzsystems, der dauerhaft im Boden bzw. Gründungsbauwerk verbleibt. Die nach oben offenen Bereiche der Spundwandelemente zwischen zwei benachbarten Befestigungseinheiten bzw. Stützen werden mittels aufgelegter Spundwandholme
Bei Einsatz des Hochwasser-Schutzsystems sind die köcherartigen Befestigungseinheiten
Zwischen zwei benachbarten Stützen
Diese beiden Abschnitte
Der obere Abschnitt
Die einzelnen Absperr- bzw. Dammbalken bestehen aus einem Aluminium-Kastenprofil gleichen Querschnitts. Bei Hochwasser füllen sich die Hohlräume der Kastenprofile bzw. Dammbalken mit Wasser, wodurch dem Auftrieb durch Hochwasser entgegengewirkt wird. Die benachbarten, horizontal verlaufenden Ober- und Unterseiten der Dammbalken
Zur Montage der Stütze
Das untere Verriegelungselement
Durch Drehbewegungen der Gewindestange
Die bei Hochwasser auftretenden Kräfte und Biegemomente werden von den Stützen über die köcherartige Befestigungseinheit direkt auf die Spundwandgründung übertragen. Das System lässt sich im Vergleich zu bekannten Systemen mit wesentlich geringeren Baukosten erstellen.The forces and bending moments that occur during flooding are transferred from the supports via the quiver-like fastening unit directly to the sheet pile foundation. Compared to known systems, the system can be created with significantly lower construction costs.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: WEIDNER STERN JESCHKE PATENTANWAELTE PARTNERSC, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TERRA INFRASTRUCTURE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP BAUTECHNIK GMBH, 45127 ESSEN, DE Owner name: THYSSENKRUPP INFRASTRUCTURE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP BAUTECHNIK GMBH, 45127 ESSEN, DE |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE |
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R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TERRA INFRASTRUCTURE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THYSSENKRUPP INFRASTRUCTURE GMBH, 45127 ESSEN, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |