DE2309828B2 - Stirnwand für einen Durchlaß eines Wasserlaufes - Google Patents

Description

Durch die Hauptanmeldung ist eine Stirnwand in Fertigteilbauweise für einen Durchlaß eines Wasserlaufes, insbesondere unter einem Überweg, mit einer Durchlaßöffnung unter Schutz gestellt, welcher an der Röckseite ein einsetzbares rohrförmiges erstes Führungsbauteil für den Wasserlauf vorgeordnet, und an der Vorderseite ein zweites Führungsbauteil, insbesondere eine Schale mit seitlichen Wangen für ein offenes Gerinne, nachgeordnet ist. wobei an der Vorderseite der Stirnwand beidseitig zu der Durchlaßöffnung je weils ein sich im wesentlichen senkrecht zu der Vorderseite erstreckender, mindestens über einen Abschnitt des Bereiches zwischen der Ober- und Unterseite der Stirnwand verlaufender, flossenartiger Ansatz vorgesehen ist. wobei die Ansätze zwischen die Wangen des nachge-jrdneten zweiten Führungsbauteils überlappend und mit Spiel eingreifen.

Wasserlauf-Durchlässe, wie sie insbesondere bei Überwegen geschaffen werden müssen, verbinden re gelmäßig ein dem Durchlaß vorgeordnetes erstes Gerinne, welches je nach den Gegebenheiten meistens als Rohrleitung ausgebildet ist. mit einem dem Durchlaß nachgeordneten, im allgemeinen offenen zweiten Gerinne, wobei letzteres beispielsweise ein Wasserreservoir bzw. ein Wasserlauf wie ein Straßenseitengraben sein kann, der jedoch im allgemeinen im Abstand zu der Stirnwand und sehr häufig auf einem erheblich niedrigeren Niveau liegt, so daß der Übergang von der Rohrleitung über eine Böschung beispielsweise einer Neigung von 1 :1,5 führt und demgemäß ein sogenannter Absturz in der Art einer Böschungskaskade erforderlich ist, da anderenfalls die Böschung in kürzester Zeit ausgewaschen wird.

Führt bei einer derartigen Anordnung das rohrförmige erste Gerinne viel Wasser, so daß die Rohrleitung beispielsweise zu 80% ihrer Höhe gefüllt ist, so hat sich gezeigt, daß das aus der Rohrleitung schießende Wasser das der Stirnwand nachgeordnete zweite Führungsbauteil, d. h. hier die erste Kaskadenschale, seitlich überströrr.;, da die Bewegungsenergie des aus der Rohrleitung strömenden Wassers auf Grund der verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit sehr stark gerichtet ist, so daß die Übergangsbedingungen von der Stirnwand zum zweiten Führungsbauteil, d. h. zur ersten Kaskadenschale, bzw. die Eingangsbedingungen für die erste Kaskadenschale, von den Bedingungen abweichen, wie sie jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kaskadenschalen vorhanden sind. Das aus der Rohrleitung schießende, aus der Stirnwand in die Böschungskaskade einströmende und seitlich übertretende Wasser wäscht, wenn derartige Verhältnisse langer andauern bzw. sich häufiger wiederholen, die Böschung seitlich aus, so daß es im Verlaufe der Zeit zu Beschädigungen oder gar zur Zerstörung des kaskadenförmigen Gerinnes kommen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Mißstände mit Sicherheit zu vermeiden, und die Stirnwand nach Patentanmeldune P 22 03 160.3 der-

art zu verbessern, daß beim Obergang des Wassers von der Stirnwand zum zweiten Führungsbauteil, d. h. also zur ersten Kaskadenschale, im wesentlichen die gleichen Bedingungen geschaffen werden, wie sie zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schalen der Löschungskaskade vorliegen, so daß¹ es auf Grund der von der Stirnwand geschaffenen Eingangsbedingungen für das der Stirnwand nachgeordnete zweite Führungsbauteil nicht zu einem Übertritt von Wasser kommt, selbst wenn der Wasserlauf viel Wasser führt und demgemäß das rohrförmige erste Führungsbauteil praktisch gefüllt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß an der Rückseite der Stirnwand eine Kammer vorgesehen ist, deren Breite wesentlich größer ist als die Durchflußbreite des vorgeordneten ersten Führungsbauteils. Diese Durchflußbreite ist bei einem rohrförmigen ersten Führungsbauteil mithin mit dem Innendurchmesser des das Wasser der Stirnwand zuleitenden Rohres identisch.

Dadurch wird erreicht, daß beim Übergang des aus der Stirnwand austretenden Wasserstroms in das zweite Führungsbauteil praktisch die gleichen strömungstechnischen Bedingungen geschaffen werden, wie sie zwischen zwei benachbarten Kaskadenschalen vorliegen, so daß es selbst bei starker Wasserführung und einer entsprechenden Strömung aus dem rohrförmigen ersten Führungsbauteil nicht zu einem Wasserübertritt beim Übergang in das zweite Führungsbauteil kommt.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß die Kammer an ihrem Umfang vollständig geschlossen ist, so daß sie mithin einen durchgehenden Mantel aufweist, und lediglich an ihren beiden quer zur Fließrichtung liegenden Stirnseiten jeweils eine Durchgangsöffnung aufweist. Die Querschnittsfläche der dem ersten Führungsbauteil zugekehrten ersten Durchgangsöffnung der Kammer kann im wesentlichen gleich dem freien Durchflußquerschnitt des ersten Führungsbauteils gewählt sein.

Die Höhe der Kammer ist vorteilhafterweise mindestens gleich der Höhe des ersten Führungsbauteils und kann zur Erzielung des gewünschten Effektes zweckmäßig eher größer als die Höhe des ersten Führ ngsbauteils, d. h. größer als der Rohrdurchmesser ausgebildet sein.

Es hat sich gezeigt, daß eine quaderformige oder auch würfelförmige Kammer zur Lösung der Aufgabe besonders geeignet ist. wobei sich bei einer derartig ausgebildeten Kammer noch der Vorteil einer besonders einfachen Fertigung der Stirnwand ergibt.

Zur Schaffung der gleichen Eingangsbedingungen für das der Stirnwand nachgeordnete zweite Fuhrungsbauteil ist der untere freie Durchflußquerschnitt der Stirnwand an ihrer Vorderseite verengt ausgebildet, um in der Kammer einen gewissen Rückstau und damit ein Wasserpolster zu schaffen. Diese Verengung im unteren Abschnitt der Durchlaßöffnung der Stirnwand ist bevorzugt durch zwei im wesentlichen in der Stirnwandebene verlaufende Ansätze verwirklicht, zwischen denen sich ein bis zum Kammerboden hinunter erstrekkender Durchflußspalt befindet. Durch diesen Spalt wird erreicht, daß die Rohrleitung und die Kammer der Stirnwand vollkommen leerlaufen können, wenn in die Rohrleitung .kein Wasser nachströmt. Dabei kann der Durchflußspalt V-förmig ausgebildet sein und sich von unten nach oben erweitern, wobei der Durchflußspalt vorteilhafterweise unten nicht spitz zuläuft, sondern mit einem horizontalen unteren Abschnitt endet und daher einer U-Form angenähert ist.

Insbesondere bei größeren Stirnwänden hat es sich gezeigt, daß es zweckmäßig sein kann, diese zweiteilig auszubilden, wobei dann bevorzugt zwischen der Kammer einerseits und dem restlichen Teil der Stirnwand andererseits eine Teilungsfugt vorgesehen ist, die bevorzugt mit einem Absatz versehen ist, um die beiden Teile der Stirnwand bei der Montage in einfacher und dennoch sicherer Weise zusammenfügen zu können. Hierfür kann die der Rohrleitung zugekehrte Durchgangsöffnung der Kammer an ihrem äußeren unteren Randabschnitt eine dem ersten Führungsbauteil angepaßte Ausnehmung aufweisen, deren Höhe mindestens so groß ist wie die Wandstärke an der Unterseite des ersten Führungsbauteils, so daß das erste Führungsbauteil bzw. die Rohrleitung an ihrer Innenseite ohne Absatz in die Kammer der Stirnwand übergeht und es weder zu einem Rückstau noch zu einem Gefälle kommt, welches die Geschwindigkeit lediglich noch vergrößern würde.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 6 und 13 gekennzeichnet

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Stirnwand nach der Schnittlinie 1-1 der F i g. 3,

Fig.2 einen Schnitt nach der Schnittlinie H-Il der F i g. 1 und

F i g. 3 eine Vorderansicht der Stirnwand in Richtung des Pfeiles IH der F ig. 1.

Die Zeichnung zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Stirnwand in der Ausbildung als Betonfertigteil für einen Durchlaß eines Wasserlaufes unter einem Überweg. Die Stirnwand 1 weist eine Durchlaßöffnung 2 auf. Der Durchlaßöffnung 2 ist an der Rückseite 3 der Stirnwand 1 ein rohrförmiges erstes Führungsbauteil 4 für den Wasserlauf in der Ausbildung als Betonrohr vorgeordnet. Der Vorderseite 6 der Stirnwand 1 ist ein zweites Führungsbauteil 7 nachgeordnet. Das zweite Führungsbauteil 7 ist in der Art einer Kaskadenschale ausgebildet und geht seinerseits in eine weitere Kaskade nschale T über.

An der Vorderseite 6 der Stirnwand 1 ist beiderseits der Durchlaßöffnung 2 jeweils ein sich im wesentlichen senkrecht zu der Vorderseite 6 erstreckender flossenartiger Ansatz 8 bzw. 9 vorgesehen. Die Ansätze 8, 9 erstrecken sich von der Oberseite 11 der Stirnwand 1 über einen Abschnitt des Bereiches zwischen der Oberseite 11 und ihrer Unterseite 12. Die Unterseiten 16,17 der Ansätze 8,9 sind im wesentlichen horizontal ausgebildet und enden im Abstand zur Unterseite 12 der Stirnwand 1. Die Ansätze 8, 9 wirken mit Wangen 13, 14 des zweiten Führungsbauteils 7 zusammen, wie aus den F i g. 1 und 3 erkennbar ist. Der unterhalb der Ansätze 8. 9 liegende Abschnitt 18 der Vorderwand 6 ist zur Rückseite 3 der Stirnwand 1 hin abgeschrägt ausgebildet.

jeweils in Richtung auf ihren freien Endabschnitt hin sind die Ansätze 8,9 verjüngt, wobei die einander zugekehrten Innenseiten 19 bzw. 21 parallel zur Längsachse 22 der Durchlaßöffnung 2 bzw. des ersten Führungsbauteils 4, d. h. also der Rohrleitung verlaufen. Die Außenseiten 23 bzw. 24 verlaufen in Richtung auf den jeweiligen freien Endabschnitt der Ansätze 8, 9 auf die Achse 22 zulaufend.

Die mit der Oberseite 11 der Stirnwand 1 bündigen Ansätze 8, 9 verlaufen symmetrisch zur Längsachse 22 und verjüngen den zwischen ihnen befindlichen Zwi-

schenraum von oben nach unten, da die Stirnwand 1 an ihrer Vorderseite 6 eine im wesentlichen trapezförmige Ausbildung hat, wobei die geraden Seiten des Trapezes die Ober- bzw. Unterseite 11 bzw. 12 des Trapezes bilden und horizontal verlaufen. Dabei liegt die große Seite des Trapezes oben und bildet die Oberkante bzw. Oberseite 11 der Stirnwand 1.

Selbst bei größerer Böschungsneigung überlappen sich die Ansätze 8, 9 mithin mit den Wangen 13. 14. wobei ein Abkippen des zweiten Führungsbauteils 7 bzw. der diesem nachgeordneten Kaskadenschalen T gegenüber der Stirnwand 1 ohne weiteres möglich ist. da der Abschnitt 18 der Vorderseite 6 der Stirnwand zur Rückseite 3 der Stirnwand hin abgeschrägt ist.

An der Rückseite 3 der Stirnwand 1 ist eine Kammer 31 vorgesehen, deren Breite B wesentlich größer ist als die Duchflußbreite D des vorgeordneten ersten Führungsbauteils 4. Die Kammer 31 ist an ihrem Umfang völlig geschlossen und weist an ihren beiden quer zur Fließrichtung 32 liegenden Stirnseiten 33 und 34 eine Durchgangsöffnung auf. Die Querschnittsfläche der dem ersten Führungsbauteil 4 zugekehrten ersten Durchgangsöffnung 36 der Kammer 31 ist etwa so groß wie der freie Durchflußquerschnitt des ersten Führungsbauteils 4. Die Höhe H der Kammer 31 ist größer als die Höhe D des ersten Führungsbauteils 4 und nimmt in Fließrichtung 32 zu, da der lichte Querschnitt der Kammer 31 in Fließrichtung 32 konisch erweitert ausgebildet ist (s. F i g. 1). Wie sich aus den F i g. 1 und 2 ergibt, ist die Kammer 31 quaderförmig, so daß der der Rückseite 3 der Stirnwand 1 zugekehrte lichte Querschnitt der Kammer 31 rechteckig ist.

Der untere freie Durchflußquerschnitt an der Vorderseite 6 der Stirnwand 1 ist verengt ausgebildet. Hierfür sind im unteren Abschnitt der Durchlaßöffnung 2 der Stirnwand 1 in der Stirnwand ebene verlaufende Ansätze 37 und 38 vorgesehen, zwischen denen sich ein sich bis zum Kammerboden 39 hinunter erstreckender Durchflußspalt 41 erstreckt. Der Durchflußspalt 41 ist V-förmig mit einem horizontalen unteren Abschnitt 42 und erweitert sich von unten nach oben.

Gemäß einer in F i g. 1 mit gestrichelten Linien 43 angedeuteten Ausgestaltung kann die Stirnwand 1 insbesondere dann, wenn es sich um ein größeres Bauteil handelt, auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei dann zwischen der Kammer 31 und dem restlichen Teil 44 der Stirnwand 1 eine Teilungsfuge 46 vorgesehen ist. die einen Absatz aufweist, so daß die beiden Teile 31. 44 dann m der gezeichneten Weise zusammengefügt werden können (s. F i g. 1). In jedem Fall ist am unteren Abschnitt der Stirnwand 1 und an dem der Stirnwand 1 zugekehrten unteren Abschnitt des zweiten Führungsbauteils 7 eine Betondichtang 47 vorgesehen, weiche bei der Montage in einfachster Weise durch Anschaufeln von Beton hergestellt werden kann und die beiden Teile 31,7 dabei gleichzeitig verankert.

Das rohrförmige erste Führungsbeiteil 4 liegt in einer Ausnehmung 27, welche an der dem ersten Führungsbauteil 4 zugekehrten Durchgangsöffnung der Kammer 31 am unteren Randabschnitt vorgesehen ist, wobei die Höhe h der Ausnehmung 27 geringfügig größer ist als die Wandstärke d des rohrförmigen ersten Führungsbauteils 4. Hierdurch wird erreicht, daß ein ίο bundiger Übergang zwischen dem ersten Führungsbauteil 4 und der Kammer 31 vorliegt, so daß es weder zu einem Rückstau noch zu einer Gefällestufe kommt. Die Abdichtung des ersten Führungsbauteils 4 gegenüber dem Kammerabschnitt 31 der Stirnwand 1 erfolgt mit einer Dichtung 48.

Ist die Rohrleitung beispielsweise etwa zu 80% gefüllt, wie dieses durch die Linie 49 angedeutet ist. so verteilt sich das Wasser beim Einströmen in die Kammer 31 beispielsweise auf eine Höhe, deren Spiegel mit 51 angedeutet ist, wobei der Übergang 52 in Fi g. 1 lediglich schematisch mit der Linie 52 angedeutet ist. die je nach den gegebenen Geschwindigkeitsverhältnissen steiler oder flacher sein kann. Dabei kommt es zu einer erheblichen Verlangsamung des Wassers in der Kammer 31. Das Wasser wird an den Ansätzen 37 und 38 rückgestaut, so daß sich ein Wasserpolster 53 innerhalb der Kammer 31 ergibt, wobei das Wasser die Öffnung über den Ansätzen 37, 38 in voller Breite überströmt. Auf Grund der geschaffenen Verhältnisse sind die Übergangsbedingungen von der Stirnwand 1 zu dem zweiten Führungsbauteil 7 etwa die gleichen wie zwischen dem zweiten Führungsbauteil 7 und der diesem nachgeordneten Kaskadenschale 7', so daß es nichi zu einem Überschießen des Wassers über das Führungsbauteil 7 kommt, da die Eingangsbedingungen in das Führungsbauteil 7 etwa die gleichen sind, wie bei jeder nachgeordneten Kaskadenschale T. Auf Grund der Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit und der Verteilung der Bewegungsenergie sowie bereits beginnender Vernichtung von Energie ist mithin eine Stirnwand geschaffen, welche selbst bei ungunstigsten Verhältnissen einen sicheren Betrieb gewährt, d. h selbst bei extrem großer Wasserzulaufmenge einen schadlosen Übergang von der im wesentlichen horizon talen Fließrichtung in das vorgegebene Sturzgefälle der Kaskade sicherstellt. Die Stirnwand 1 eignet sich dar über hinaus selbst bei größeren Baueinheiten, wobei sie dann, wie oben beschrieben, bevorzugt zweiteilig ausgebildet werden kann, und wobei der wertere Vorteil so besteht daß in derartigen Fällen eine Kammer 31 mil mehreren Teilen 44 unterschiedlicher Größe zusammen verwendet werden kann, je nachdem wie die örtlichen bzw. baulichen Gegebenheiten dieses erfordern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Pa ten tansprüche:

1. Stirnwand als Betonfertigteil für einen Durch laß eines Wasserlaufes, insbesondere unter einem Überweg, nach Patentanmeldung P 22 03 160.3. dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite (3) der Stirnwand (1) eine Kammer (31) vorgesehen ist, deren Breite (B) wesentlich größer ist als die Durchflußbreite (D) des vorzuordnenden ersten Führungsbauteils (4).

2. Stirnwand nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (31) an ihrem Umfang vollständig geschlossen ist und lediglich an ihren beiden quer zur Fließrichtung (32) liegenden Stirnseilen (33, 34) eine DurchgangsötTnung (36.4i) aufweist

3. Stirnwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnhtsfiäche der dem ersten Führungsbauteil (4) zugekehrten ersten Durchgangsöffnung (36) der Kammer (31) im wesentlichen gleich dem freien Durchflußquerschnitt des ersten Führungsbauteils (4) ist.

4. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Höhe (H) der Kammer (31) mindestens gleich der Höhe (D) des ersten Führungsbauteils (4) ist.

5. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (31) quaderförmig ausgebildet ist.

6. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der der Rückseite (3) der Stirnwand (1) zugekehrte lichte Querschnitt der Kammer (31) rechtekkig ausgebildet ist.

7. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere freie Durchflußquerschnitt an der Vorderseite (6) der Stirnwand (1) verengt ausgebildet ist.

8. Stirnwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Abschnitt der Durchlaßöffnung (2) der Stirnwand (1) im wesentlichen in der Stirnwandebene verlaufende Ansätze (37, 38) vorgesehen sind, zwischen denen sich ein sich bis zum Kammerboden (39) hinunter erstreckender Durchflußspalt (41) befindet.

9. Stirnwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußspalt (41) V-förmig ist und sich von unten nach oben erweitert.

10. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (1) zweiteilig ausgebildet ist, wobe^: -"wischen der Kammer (31) und dem restlichen Teil (44) der Stirnwand (1) eine Teilungsfuge (46) vorgesehen ist.

11. Stirnwand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Teilungsfuge (46) ein Absatz vorgesehen ist. Go

12. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Führungsbauteil (4) zugekehrte Durchgangsöffnung (36) der Kammer (31) an ihrem unteren Randabschnitt eine dem ersten Führungsbauteil (4) angepaßte Ausnehmung (27) aufweist, deren Höhe (Λ) mindestens so groß ist wie die Wandstärke (d) an der Unterseite des ersten Füh

rungsbauteils (4).

13. Stirnwand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt der Kammer (31) in Fließrichtung (32) sich konisch erweitert ausgebildet ist