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Technikgebiet
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Die technische Lösung betrifft das Gebiet des Bauwesens, konkret die verfestigten Gräben oder Wasserläufe, z. B. Straßengräben, Abzugsgräben u. a., die die unregelmäßige Wassermenge in der Abhängigkeit von den Niederschlägen oder Frühjahrsgewässern ableiten.
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Bisheriger Technikzustand
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Die Straßengräben oder Abzugsgraben, z. B. zwischen den Grundstücken, Feldern u. a., verhindern die Entstehung der Marschen und leiten die Wasserschwalle oder das Wasser im Frühjahr während der Schneeschmelze in größere Rinnen ab. Die unregelmäßige Auffüllung mit Wasser und vor allem dessen stürmischer Fall belasten die Rinne und verursachen deren Ausspülung, Verstopfung und Beschädigung. Infolge dessen kann das Wasser nicht laufend abfließen und es flutet über die Rinne nach außen über, also der Erdboden in der Umgebung ist aufgeweicht oder es entstehen lokale Überschwemmungen. Im Falle der Straßengräben drohen die Unterspülung der Fahrbahnen und deren ernsthafte Beschädigung, was schwerwiegende Sicherheitsrisikos und Verkehrskomplikationen darstellt.
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Damit es zu diesen Erscheinungen nicht kommt, besteht die Bemühung, die Rinnen der Straßengräben, der Abzugsgräben und anderer Wasserläufe zu verfestigen. Der Grabenboden ist üblich mittels der aufgeschichteten flachen im Beton eingebetteten Steine verfestigt. Die Seitenwände des Grabens sind auch mittels der aufgeschichteten Steine verfestigt, die mit dem Beton nicht notwendig vergossen werden müssen. Der Nachteil dieser Lösung ist deren Arbeitsaufwendigkeit und die Zeitaufwendigkeit. In den schwer zugänglichen Gebieten ist es schwierig, sowohl die Steine für das Aufschichten der Grabengerinne, als auch den Beton für deren Vergießen zu transportieren. Das Betonvergießen ist auch in den Stellen mit dem steilen Gefälle schwierig, was die Ausnutzung dieser Lösung beschränkt.
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Eine andere Lösung sind die Rinnenformsteine, mit denen der Boden des Grabens oder der Furche aufgeschichtet wird, also das Wasser hat die Möglichkeit, durch den schnellen Fall abzuströmen, die Verunreinigungen im Wasser halten sich am Gras nicht fest, das auf dem Grabenboden wächst, also es kommt zu keiner Verstopfung des Grabens und zu keiner Wasserüberflutung in seiner Umgebung. Der Nachteil dieser Lösung ist es, dass es nicht möglich ist, diese Formsteine zum Grabenboden genügend fest zu verankern, also das stürmische Wasser, in den Stellen mit dem größeren Gefälle, unterspült und reißt sie bald los. Deshalb ist es nötig, diese Gräben immerwährend instand zu halten, was sehr aufwendig ist.
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In den Gebieten mit dem steilen Gefälle wird die Verfestigung der Grabengerinne oder Wasserläufe durch die kaskadenweise aufgeschichteten Geogitter gelöst, die mit dem Splitt oder mit der Erdmasse aufgefüllt sind. Durch die Geogitter kann das Gras durchwachsen, das den Splitt oder die Erdmasse teilweise verfestigt. Trotzdem kommt es zur Ausspülung des Splitts und der Erdmasse aus den Geogittern, wodurch es zur Degradierung der so verfestigten Rinne kommt.
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Die Nachteile der bestehenden Lösungen bestehen vor allem darin, dass sie die Charakteristiken der Umwelt, wohin sie eingesetzt sind, nicht genügend beachten, und deshalb sind sie zur Beschädigung leicht anfällig, was erhöhte Kosten für die Instandhaltung bringt, die vor allem in Frühjahrsmonaten oft sehr kompliziert ist, weil der Erdboden nach der Schneeschmelze durchnässt ist und weil es sehr schwer ist, das Material zur Instandhaltung an Ort zu befördern.
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Grundsatz der technischen Lösung
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Diese Aufgabe ist durch die Bildung eines verfestigten Grabens oder Gerinnes des Wasserlaufs nach dieser technischen Lösung. Der Grundsatz der technischen Lösung besteht darin, dass die Formsteine mit zwei in der Form „V” angeordneten Armen versehen sind, wobei die Arme die Seitenwände des Grabens oder des Wasserlaufs bilden. Die Form des Grabens oder des Wasserlaufs muss nicht speziell behandelt sein. Der Formstein liegt an die Wände des Grabens oder des Wasserlaufs dank seiner Form des Buchstabens „V” an.
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In der vorteilhaften Ausführung ist der durch die Arme zusammengeschlossene Gipfel „V” durch einen Fuß mit der Fundamentfläche für den Einbau auf den Boden des Grabens oder des Wasserlaufs gebildet. Der Fuß ist in das Betonbett eingelassen, das auf dem Boden des Grabens oder des Wasserlaufs gebildet ist, wodurch es den Formstein verankert und dessen Verschiebung auf dem Boden des Grabens verhindert.
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Die Formsteine sind im Graben oder im Wasserlauf stufenartig in dem Gefälle angeordnet, das dem Gefälle des Grabens oder des Wasserlaufs entspricht. In dieser Durchführung werden die Formstücke einander gestützt, also sie sind zweifach verankert, einerseits im Betonbett, andererseits durch das gegenseitige Stemmen, was in den Terrains mit steilen Böschungen besonders vorteilhaft ist. Im Falle der Sturzregen fließt durch den Graben eine große Wassermenge, durch, die das Formsteinsystem bei einer anderen Lösung die Pflasterung des Bodens des Grabens oder des Wasserlaufs zusammenbrechen könnte.
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Bei steilen Gefällen ist überdies vorteilhaft, dass die Formsteine mittels der Anker gegenseitig verbunden sind, die durch die Montage- und Verbindungsöffnungen durch die Arme der Formsteine durchführen. Der Anker ist durch einen Stahldraht oder durch ein Stahlseil vorteilhaft gebildet und er ist durch seinen Ankerrand im Betonbett des oben angebrachten Formsteins verankert. Der Anker, der durch die in dem oberen Teil des Arms angebrachte Montage- und Verbindungsöffnung durchgeht, führt auch durch die Montage- und Verbindungsöffnung durch, die in dem unteren Teil des Arms des oben angebrachten Formsteins angebracht ist. Der Ankerrand ist hinter den oben angebrachten Formstein verkröpft und verbindet so zwei Formsteine zusammen. Der Anker kann jedoch verlängert werden, damit sein Ankerrand durch den Formstein durchgeht und in dem Betonbett des weiteren oben angebrachten Formsteins verankert bleibt. Das System der Formsteine, das im Graben oder im Gerinne des Wasserlaufs angebracht ist, ist so mehrfach verfestigt und gegen die Beschädigung durch die Wirkung der Witterungseinflüsse, vor allem des durchströmenden Wassers und durch den Wechsel der positiven und negativen Temperatur abgesichert.
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In der vorteilhaften Ausführung ist der Graben oder das Gerinne des Wasserlaufs durch einen Einlauf abgeschlossen, an den der letzte Formstein anliegt. Der Einlauf bildet eine feste Stütze dem System der Formsteine, die den Boden des Grabens oder des Wasserlaufs bildet, und verhindert wirksam die Verschiebung der Formsteine durch den Einfluss des Böschungsgefälles und auch durch den Einfluss des Regenwasserstroms oder des Wassers aus der Schneeschmelze im Frühling.
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Es ist vorteilhaft, dass die Arme mindestens eines Formsteins in den oberen Teilen mit den gegenüberliegenden Bestückungen für die Anbringung des Stegs versehen sind. Im Bedarfsfalle kann man so einen Steg über den Graben oder über den Wasserlauf durch eine bloße Verlegung einer Platte bilden, deren Länge dem Abstand der Arme des Formsteins entspricht. Die begehbare Platte wird durch die Bestückungen in den oberen Teilen der Arme wirksam abgesichert, wobei es günstig ist, dass die Führungsbestückung die gegenüberliegenden Falze darstellen, die eine prismatische Führung bilden, was eine sehr einfache Lösung für die Produktion des Formsteins sowie auch der begehbaren Platte ist. Die prismatische Einbringung verhindert das eigenmächtige Anheben des Stegs im Falle des Hochwassers, sowie auch die Entwendung des Stegs.
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Es ist auch geeignet, dass mindestens in einem Arm mindestens eines Formsteins eine Drainageöffnung gebildet ist. Das Wasser von Abhängen des Grabens oder des Wasserlaufs kann in das System der Formstücke einsickern und in den Einlauf oder in den Wasserlauf abgeleitet werden. Die Drainageöffnungen verhindern die Vernässung der Abhänge des Grabens oder des Wasserlaufs unter dem System der Formsteine, was dessen Beschädigung, z. B. die Ausspülung des Betonbetts und die Zerstörung der an sich anknüpfenden Formsteine verursachen könnte. In der günstigen Ausführung sind die Drainageöffnungen in den benachbarten Formsteinen immer an der Gegenseite des Grabens oder des Wasserlaufs gebildet. Mehr Öffnungen können nämlich den Formstein spröder und zur Beschädigung anfälliger tun.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass der Fuß mindestens eines Formsteins in dem Betonbett eingelagert ist, damit das System der Formsteine im Graben oder im Gerinne des Wasserlaufs verankert ist.
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Zum Schluss ist es vorteilhaft, dass die Arme mindestens eines Formsteins in dem Betonbett eingelagert sind. Diese Lösung kann man vor allem in dem stark vernässten Terrain anwenden, wo es nicht möglich ist, den Boden des Grabens oder des Wasserlaufs auszutrocknen, und wo es nicht möglich wäre, die genügende Verhärtung des Betonbetts oder den Zutritt der Technik abzusichern.
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Die Vorteile des verfestigten Grabens oder des Gerinnes des Wasserlaufs bestehen darin, dass es durch ein System der vorgefertigten Formsteine gebildet ist, die sich gegenseitig stützen und so eine feste Verankerung bilden. Es kommt so zu keiner Ausspülung der Formsteine aus deren Betten, wodurch die Instandhaltung der so gelösten Gräben oder Wasserläufe markant einfacher und billiger ist.
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Übersicht der Abbildungen auf den Zeichnungen
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Die technische Lösung wird mittels der Zeichnungen näher erklärt, auf denen den Seitenschnitt durch die horizontal angeordneten in den Ableitungsgraben eingemündeten Formsteine, den Seitenschnitt durch die stufenartig angeordneten in den Ableitungsgraben eingemündeten Formsteine, die perspektivische Ansicht auf die stufenartig angeordnete Formsteine, den Seitenschnitt durch die in dem mäßig geneigten Terrain mit der Einmündung in den Einlauf angeordneten Formsteine, den Seitenschnitt durch die stufenartig angeordneten Formsteine mit der Einmündung in den Einlauf, perspektivische Ansicht auf die stufenartig angeordnete Formsteine mit der Einmündung in den Einlauf, den Seitenschnitt durch die stufenartig angeordneten Formsteine in der steilen Neigung und mit Ankern, den Querschnitt durch die stufenartig angeordneten Formsteine mit Ankern, die perspektivische Ansicht auf die Formsteine mit dem Steg, den Seitenschnitt durch die Formsteine mit dem Steg und den Querschnitt durch den Formstein mit dem Steg und mit den im Betonbett eingelagerten Armen darstellen.
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Beispiele der Durchführung der technischen Lösung
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Es versteht sich, dass die nachfolgend beschriebenen und abgebildeten konkreten Beispiele der Realisation der technischen Lösung zur Illustrierung, nicht als Beschränkung der Beispiele der Durchführung der technischen Lösung für die angegebenen Vorfälle vorgestellt werden. Die Experten, die den technischen Zustand kennen, finden oder werden fähig sein, bei der Benutzung des Routinenexperimentierens die größere oder kleinere Menge der Äquivalente zu den spezifischen Realisationen der technischen Lösung festzustellen, die hier speziell beschrieben sind. Auch diese Äquivalente werden in dem Umfang der folgenden Schutzansprüche eingeschlossen.
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Auf dem Boden des Meliorationsgrabens ist ein einfaches Betonbett 9 aus dem unbewehrten Beton gebildet. An das Bett 9 können die ganzen vorgefertigten Formsteine 1 in der Form „V” direkt aufgesetzt werden. Die Formsteine 1 sind durch die Arme 2 und durch den Fuß 3 gebildet. Die vorgefertigten Formsteine 1 sind aus Beton oder Stahlbeton. In den oberen Teilen der Arme 2 sind die Führungsbestückungen 4 gegeneinander gebildet, die die Falze in der Form etwa des Buchstabens „L” bilden. In den Armen 2 sind die Drainageöffnungen 7 gebildet, die das Wasser von den Seiten des Grabens in den Formstein 1 ableiten und so die Erosion des Grabens oder des Wasserlaufgerinnes verhindern. In jedem Formstein 1 ist mindestens eine Drainageöffnung 7 gebildet. Es können einige Drainageöffnungen im Formstein gebildet werden, z. B. eine in jedem Arm 2. Die Anbringung der Drainageöffnungen 7 in den im Graben eingelagerten Formsteinen 1 ist diagonal. Die Drainageöffnungen 7 sind horizontal in Richtung zum Abhang des Grabens gebildet. Die Arme 2 sind weiter mit Montage- und Verbindungsöffnungen 11 für die Befestigung der Formsteine 1 gegenseitig versehen. Durch die Montageöffnungen 11 werden die Anker 12 durchgezogen, die als Stahlstäbe oder Seile hergestellt sind, deren Ankerränder als Hacken gebildet sind. Die Anker 12 können bei der Verfestigung des Gerinnes des Grabens oder des Wasserlaufs ausgenutzt werden, dessen Neigung sehr steil ist. In solchem Vorfall kann der Druck des obigen Formsteins 1 auf den unten angebrachten Formstein nicht ausgenutzt werden und die Formsteine 1 sind deshalb mittels der Anker 12 gegenseitig verfestigt, die die Formsteine 1 zueinander verbinden.
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Im ersten Beispiel der auf dargestellten Ausführung ist der mittels der Formsteine 1 verfestigte Graben in einen anderen Ableitungsgraben 8 eingemündet. In diesem Beispiel der Ausführung ist durch das Betonbett 9 nur der letzte Formstein 1 unterlegt, der in den Ableitungsgraben 8 einmündet.
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Auf und ist das zweite Beispiel der Ausführung der technischen Lösung abgebildet, wenn die Formsteine 1 stufenartig angeordnet sind und in den Ableitungsgraben 8 eingemündet sind. Jeder der Formsteine 1 ist in dem eigenen Betonbett 9 eingelagert. Das Betonbett 9 der letzten zwei Formsteine 1 die in den Ableitungsgraben 8 einmünden, ist am tiefsten eingelagert, weil es das ganze sinkende System der Formsteine 1 verankert.
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Das dritte Beispiel der Ausführung ist auf bis abgebildet. Der Boden des Grabens wird durch das Betonbett 9 aufgefüllt und der Grundformstein 1 stützt sich an den Bergeinlauf 10. Weitere Formsteine 1 werden nacheinander gelegt, also der immer folgende Formstein 1 der dank der Neigung des Grabens höher als der vorherige Formstein angeordnet ist, stützt sich durch seine vordere Seite an die hintere Seite des vorherigen, niedriger angebrachten Formsteins 1. Die Formsteine 1 stützen sich so einander, wodurch deren Aufreißen und Abriss im Falle des Hochwassers verhindert werden.
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Auf und ist die Verankerung der Formsteine 1 im Graben mit der steilen Neigung abgebildet. Die Formsteine 1 sind in dem Betonbett 9 stufenartig eingelagert. Durch die Montage- und Verbindungsöffnungen 11 gehen die Anker 12 durch. Der Anker 12, der durch die Montage- und Verbindungsöffnung 11 durchgeht, die in dem niedrigeren Teil der Arme 2 des niedriger angeordneten Formsteins 1 angebracht ist, ist durch seinen Ankerrand 15 in dem Betonbett 9 des höher angeordneten Formsteins 1 eingelagert. Der Anker 12, der durch die Montage- und Verbindungsöffnung 11 durchgeht, die in dem höheren Teil der Arme 2 des niedriger angeordneten Formsteins 1 angebracht ist, geht durch seinen Ankerrand 15 durch die Montageöffnung 11 durch, die in dem niedrigeren Teil des Arms 2 des höher angeordneten Formsteins 1 angeordnet ist. In den Gräben mit der steilen Neigung ist so das System der Formsteine 1 gegen die Erosion besser verfestigt.
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Das Betonbett 9 muss nicht nur auf dem Boden des Grabens gebildet sein. Es ist möglich, es auch an die Seiten des Grabens aufzutragen. Solche Lösung ist vor allem in den Vorfällen vorteilhaft, wenn es auf dem Boden des Grabens das stehende Wasser oder den nicht tragfähigen Untergrund permanent gibt und wenn es anspruchsvoll und langwierig wäre, solchen Untergrund zu befestigen oder das stehende Wasser abzupumpen. Dieses Beispiel der Ausführung ist auf abgebildet. Der Fuß 3 des Formsteins 1 sitz im solchen Falle auf dem Boden des Grabens nicht auf. Der Formstein 1 ist nämlich an den Seiten des Grabens mittels seiner Arme 2 verankert.
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Die Formsteine 1 können an der Oberkante der Arme 2 die gebildete Einfassung 4 für die Anbringung des Stegs 5 haben. Die Einfassungen 4 haben die Form des offenen Falzes in der Form des Buchstaben „L”, der zur vertikalen Achse des Formsteins 1 geneigt wird, also sie bilden die prismatische Führung, und der Steg 5 ist in diese Einfassungen 4 eingelegt. Die Einfassungen 4 für die Einlegung des Stegs 5 können auch als Schlitze in der Oberkante der Arme 2 gebildet werden und der Steg 5 kann als eine gerade oder mäßig gewölbte Platte gebildet werden, die in den Schlitz eingelegt und mittels des Überstands 13 verankert ist, der die Kante der Arme 2 übersteht, was auf abgebildet ist.
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Industrielle Nutzbarkeit
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Der verfestigte Graben oder das Wasserlaufsgerinne nach der technischen Lösung können in den Berggebieten und überall dort ausgenutzt werden, wo die Entwässerungsgräben und Gerinne der dauerhaften oder vorübergehenden Wasserläufe das größere Gefälle haben und wo die Ausspülung der bestehenden Verfestigungssysteme droht. Die zweite Nutzungsweise ist umgekehrt in den Orten mit dem kleinen Gefälle der Meliorierungsgräben, wo das kleine Längsgefälle und das Verwachsen der Gerinne die effektive Wasserableitung unmöglich machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formstein
- 2
- Arm des Formsteins
- 3
- Fuß
- 4
- Einfassung
- 5
- Steg
- 6
- Schlitz
- 7
- Drainageöffnung
- 8
- Ableitungsgraben
- 9
- Betonbett
- 10
- Einlauf
- 11
- Montage- und Verbindungsöffnungen
- 12
- Anker
- 13
- Überstand
- 14
- Boden des Grabens oder des Wasserlaufs
- 15
- Ankerrand
