DE1459418B2 - Flüssigkeitsstauende Vorrichtung für Wehre, Behälter oder Leitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsstauende Vorrichtung (Stauhaut) für Wehre, Behälter oder Leitungen aus einer am oberen und unteren Längsrand (Wehr) oder an beiden oberen Längsrändern (Leitung) abgestützten und entsprechend der Seillinie der Flüssigkeitskräfte zylindrisch gewölbten, biegsam ausgebildeten und frei formveränderlich angeordneten Wand, die eine überall, fast konstante Zugbeanspruchung hat, und bezieht sich auf die Ausbildung der Wand.

In Abkehr von oder als Alternative zu Wehren, Behaltern und Leitungen aus Beton, Stahlbeton oder starren Metallblechen entspricht es einem bekannten Vorschlag (deutsche Patentanmeldung ρ 29 707 D und korrespondierende DT-PS 9 67 141), die am oberen und unteren Längsrand abgestützte und entsprechend der Stützlinie der Wasserdruckkräfte meist zylindrisch gewölbte Wand der Stauvorrichtung biegsam auszubilden und frei formveränderlich anzuordnen, wobei die Wand mit ihrem oberen Längsrand an beweglichen Trägern, insbesondere in Form von am Boden angelenkten Streben, oder auf einem Fahrgestell angebrachten Stützen oder auf zugbeanspruchten und auf einer festen Bahn verschiebbaren zweckmäßig auf Rollen laufenden Aufhängeorganen angeordnet ist.

Die Wand ist als dünne Haut (Membran) ausgebildet und kann aus Blech, einer Asphalt- oder Teerhaut mit einer deren Beanspruehbarkeit erhöhenden Bewehrung bestehen. Die spezifische Beanspruehbarkeit dieser Materialien ist nicht sonderlich hoch. Am größten ist sie bei Metall — insbesondere Stahlblechen. Es sind später auch andere Materialien vorgeschlagen worden, die für die Ausbildung von Stauhäuten und Leitungen mit frei formveränderlichen Wänden verwendbar sein sollen (FR-PS 12 77 398 und »Baumaschine und Bautechnik«, 1961, S. 28). Hierbei handelt es sich um verstärkte oder armierte Kunststoffe. Sie sollen als nur in einer Richtung hin dehnbare Membran ausgebildet sein, wobei in der Längsrichtung der Stauhaut die Dehnbarkeit gegeben ist. Die Stauhaut kann aus Kautschuk, Neopren, Polyester usw. bestehen und mit Fäden aus verschiedenen Materialien, insbesondere auch aus Stahldrähten, armiert sein, wobei die Armierung in der Querrichtung verläuft. Armierte oder bewehrte Kunststoff-Folien oder -Häute haben eine formgei de Grundmatrix aus Kunststoff, in die Stahlfäden < Stahldrähte mit Abstand voneinander eingelagert : Die spezifische Belastbarkeit solcher armierter Kt stoffhäute ist zwar erheblich größer als die unarmie Kunststoffhäute, doch geringer als die von Metall chen, so daß nur Stauvorrichtungen begrenzter Gr gefertigt werden können, sofern der spezifische M rialaufwand nicht zu groß werden soll, was sich se aus Kostengründen verbietet.

Die biegsame und frei formveränderliche Ausbild der Wand einer Stauvorrichtung hat den Vorteil, sie sich in ihrer Wölbung dem Wasserdruck bei je Wasserstand- oder Stauhöhe anpassen kann, in Stauwand, also unabhängig vom Wasserstand, du den Wasserdruck jeweils nur Zugkräfte und keine 1 gungsmomente erzeugt werden. Außerdem sind sol Stauvorrichtungen im Gegensatz zu Konstruktioi aus massivem Material, auch wenn sie zur Maleriah sparung in aufgelöster Bauweise unter Heranzieht hochfester Spannglieder gefertigt werden, unempfi lieh gegen Setzungen und seismische Bewegungen. \ Erstellung von Stahlbeton-Bogenstaumauern sind ai bei schlankster Bauart enorme Werkstoffmassen η wendig, mindestens 4 pro MiIIe vom aufstäuben Nutzraum. Bei nicht sehr guten Gründungsverhältr sen ist die Ausführbarkeit einer Talsperre oft nl· möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wa einer Stauvorrichtung der eingangs genannten Art auszubilden, daß sie sowohl gegenüber bekannt Wänden aus armiertem Kunststoff als auch gegenüt solchen aus Stahlblech, die ihrerseits höher belaslt sind, als drahtarmierte Kunststoffhäute, spezifisch l· her belastbar und materialunaufwendigcr ist.

Diese Aufgabe ist für die eingangs genannte fluss keitsstauende Vorrichtung bzw. Stauhaut dadurch £ löst, daß gemäß der Erfindung die Wand aus mitt< eines Klebers auf Kunststoffbasis miteinander vcrkle ten Metallfasern hoher Festigkeit gefertigt ist. Es h sich gezeigt, daß dünne Schalen aus durch Kunststo kleber fest zusammengefügten metallischen Fase sehr hoher Festigkeit eine spezifisch höhere Belastui zulassen, als alle anderen bekannten Werkstoffe, die f den angegebenen Zweck vorgeschlagen wurden. Dan läßt sich mit geringerem Materialaufwand und leicht Konstruktion ein Wehr oder eine Leitung herstelle Da die freie Biegsamkeit und Verformbarkeit gewäh leistet ist, wird die Stauhaut auch nur auf Zug bea; sprucht. Die Stauvorrichtung ist, was insbesondere fi deren mobilen Einsatz von Bedeutung ist, vergleich weise leicht. Gegenüber bekannten Stahlbetonstauwäi den kommt man mit nur einem Bruchteil bisher übl eher Baustoffmengen aus. Wegen des geringen Gi wichts und der weitgehenden Unempfindlichkeit gege Setzungen aller Art ist die Herstellung von Wehre und Hochleitungen auch bei ungünstigsten geolog sehen Verhältnissen möglich. Dies gilt insbesonder auch bei Anwendung der Stauhaut für die Herstellun hochfester Schalen bei der Bildung von Kanälen ode Herstellung von Gerinnen.

Bei Anordnung stirnseitiger Querscheiben ode Querrahmen kann der Gerinnequerschnitt auch al Trog Verwendung finden, und zwar sowohl stationä als auch mobil, z. B. auf Behälterfahrzeugen oder al Trog eines Hebewerkes.

Wie ausgeführt, sind die tragenden Elemente de Stauhaut hochfeste Metallfasern, deren Reißfestigkei

;r molekularen Beanspruchbarkeit nahekommt. In erbindung mit einem entsprechenden elastischen, )cr gut haftenden Kunststoffkleber erhält man eine rlativ leichte Stauhaut besonders hoher Festigkeit, ins- ;sondere hoher Zugfestigkeit. Die Metallfasern kön- ;n mit gleicher oder unterschiedlicher Längsorientieing in der Stauhaut angeordnet seih.
Bei der Verwendung der Stauhaut für ein Wehr ist es veckmäßig, wenn der untere, unter Wasser liegende and der Wand rein elastisch eingespannt ist, so daß :wisse, durch Füllungsschwankungen bedingte Ver-■ehungen und Verformungen keine Randstörungen in :r Schale verursachen.

Wird die Stauhaut für die Ausbildung von Leitungen id Gerinnen verwendet, nehmen diese in an sich beinnter Weise (GB-PS 1 16 852) einen tropfenförmigen uerschnitt an, wobei in jedem Punkt der Gerinnewaning fast konstante Zugbeanspruchungen auftreten.
Die Erfindung ist an Ausführungsbeispielen an Hand ner Zeichnung näher erläutert, in der zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch eine als Wehr verendete erfindungsgemäße Stauhaut,
F i g. 2 eine schräg perspektivische Ansicht eines auwehrs mit einer erfindungsgemäßen Stauhaut,
Fig.3 eine andere Ausführungsform eines Stauehrs mit einer erfindungsgemäßen Stauhaut,
F i g. 4 ein offenes Gerinne im Querschnitt,
F i g. 5 ein oberhalb des Bodens abgestütztes offenes erinne in Schrägperspektive (a) und im Querschnitt ) und F i g. 6 eine Randeinspannung einer als Wehr versndeten Stauhaut.

Eine in F i g. 1 dargestellte Stauhaut bzw. Wand 1 mint unter Beanspruchung durch einen bis zum Wasrspiegel 6 aufgestauten Wasservorrat eine tropfenrmige Gestalt an, so daß in jedem Punkt der zylindrihen Schale praktisch eine konstante Zugbeanspruung in Richtung des Pfeils 2 auftritt; d. h. die Leitlinie ■r Stauhaut 1 muß in etwa die Seillinie der Flüssigiitsdrucke (s. Pfeil 3) sein. Die wirkende, fast konstan-Zugbeanspruchung wird an dem unteren Längsrand und dem oberen Längsrand 5 der Stauhaut aufge- >mmen.

Über die Art der Einspannung der Stauhaut am unten Rand 4 und oberen Rand 5 ergibt sich aus F i g. 2 heres. Diese zeigt die Anwendung einer erfindungsmäßen Stauhaut bzw. Wand 1 bei einer Stauanlage r ein breites Tal. Der obere Rand 5 wird dabei von iem Biegtragwerk 7, z. B. einer Hängebrücke, kontilierlich bzw. in geringen Abständen gehalten. Die >ene dieses Tragwerks 7 bildet mit der Wasseroberiche 6 einen spitzen Winkel. Der Abstand erforderlicher Pylone oder Pfeiler 8 richtet sich nach der Wassertiefe an der Stauwand. Die Endverankerungen 9 des Tragwerkes können wie im Brückenbau üblich ausgebildet sein. Hochwasserentlastungsanlagen 10 werden wie bisher zweckmäßig unabhängig von der eigentlichen Stauanlage angeordnet, also seitlich von ihnen.

Ein besonderer Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Stauhaut ist die Verankerung des unteren Schalenrands 4. Hier wird, wie in F i g. 1 angedeutet, die Verankerung unter Zuhilfenahme des am Grunde des Staubeckens wirkenden Wasserdrucks vorgenommen. Eine massive Verankerungsplatte 11 von entsprechend großer Aufstandsfläche übernimmt stetig die Randkräfte. Die konstruktiven Einzelheiten dieser Verankerung und der Abdichtung richten sich nach den örtlichen Bodenverhältnissen. Eine Abdichtung im Sinne der bekannten Konstruktion beweglicher Wehre ist dabei nicht notwendig, da am unteren Rande direkt eine Einspannung der Stauhaut in der massiven Verankerungsplatte, z. B. aus Stahlbeton, vorgesehen ist. Eine weitgehende randstörungsfreie Halterung des unteren Randes 4 der Wand 1 bzw. Stauhaut in Form einer partiell rein elastischen Einspannung ist in F i g. 6 dargestellt und kennzeichnet sich durch Anordnung von kompressibien, elastischen Dichtungselementen Wb am Rand der massiven Verankerungsplatte 11.

In F i g. 3 ist eine Anwendung der Stauhaut für tief eingeschnittene Täler gezeigt. An Stelle der zylindrischen Form der Stauhaut tritt hier eine räumlich gekrümmte Schale. Die Stauhaut ist wieder so geformt, daß in jedem Punkt der Schale etwa gleiche Zugbeanspruchungen auftreten.

Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 2 und 3 wurden besondere Halteseile oder entsprechende, andere bekannte konstruktive Vorkehrungen, die ein eventuelles Instabilwerden der Stauhaut im Leerzustand infolge Wind oder Sog verhindern, als vorhanden vorausgesetzt und nicht dargestellt.

Die symmetrische Anordnung einer Stauhaut ohne Querscheiben ergibt einen Gerinnequerschnitt, wie er in F i g. 4 dargestellt ist. Wieder werden nur die beiden Längsränder 5 und 5' der Stauhaut ununterbrochen unterstützt. Das Gerinne kann, wie gezeigt, in einem Einschnitt 12 — mit oder ohne seitliche Anschüttung 13 — oder aber, wie dies F i g. 5 zeigt, auf Stützen 14 frei über das Gelände geführt werden. Bei der Überquerung von Taleinschnitten kann vorteilhaft die in F i g. 5 dargestellte Brücke 15 Verwendung finden. Die Abstützung der frei geführten Gerinneteile kann gemäß F i g. 5a durch Schrägstützen oder gemäß F i g. 5b durch oben das Gerinne seitlich umgreifenden Standstützen 14 erfolgen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsstauende Vorrichtung (Stauhaut) für Wehre, Behälter oder Leitungen aus einer am oberen und unteren Längsrand (Wehr) oder an beiden oberen Längsrändern (Leitung) abgestützten und entsprechend der Seillinie der Flüssigkeitskräfte zylindrisch gewölbten, biegsam ausgebildeten und frei formveränderlich angeordneten Wand, die eine überall, fast konstante Zugbeanspruchung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus mittels eines Klebers auf Kunststoffbasis miteinander verklebten Metallfasern hoher Festigkeit gefertigt ist.

2. Stauhaut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, unter Wasser liegende Rand (4) der Wand (1) über kompressible, elastische Dichtungselemente (11£>) elastisch in einer Verankerungsplatte (U) eingespannt ist.