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Gebiet der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Städtebaus und der Regenwasserbeseitigung, und
sie betrifft insbesondere eine Behälterstruktur, die vor allem
für den
Bau von Straßen
mit Speicherbehälter
in städtischem
Gebiet bestimmt ist.
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Stand der
Technik
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Wie
man weiß,
hatte die seit den fünfziger Jahren
zunehmende Verstädterung
schwerwiegende Konsequenzen in Sachen Regenwasserbeseitigung, vor
allem aufgrund der Tatsache, daß die
Bodenflächen
undurchlässig
gemacht werden. Denn diese Flächen,
die in den meisten Fällen
dicht sind (beispielsweise die Parkgaragen oder -plätze, Bürgersteige,
Straßen,
Flughäfen
etc.) ermöglichen
kein Versickern des Regenwassers, das folglich zu den Netzen zur
Ableitung der Abwässer
rinnt. Nun sind aber die meisten derzeitigen Netze nicht unter diesen Voraussetzungen
dimensioniert, um ein einwandfreies Ableiten im Falle starker Gewitterregen
und noch weniger im Falle eins Sturms oder Orkans zu gewährleisten,
weshalb es kürzlich
immer wieder zu weitreichenden Überflutungen
in Städten
kam.
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Eine
Lösung
für dieses
Problem bestünde
in einer Erweiterung der Kapazität
der Regenwassernetze im Zentrum der Städte, insbesondere durch die Schaffung
von Rückhaltebecken
mit konsequenter Größe. Jedoch
verbietet die derzeitige Verstädterung in
der Praxis den Einsatz einer solchen Lösung aufgrund der Tatsache,
daß kein
verfügbarer
Raum vorhanden ist, um diese „Gewitterbecken" einzurichten, sowie
aufgrund der Kosten für
die durchzuführenden Arbeiten.
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Es
wurde auch beispielsweise durch die französische Patentanmeldung N° 2 682 410
ein Wasserspeicherbehälter
vorgeschlagen, der von einer Einheit quaderförmiger Blöcke aus Kunststoff (zum Beispiel
aus Polypropylen oder jedwedem anderen gleichwertigen thermoplastischen
Material) gebildet ist, die eine Bienenwabenstruktur bilden, und
der unter Grünflächen oder
Bereichen, die geringen Dauerbeanspruchungen ausgesetzt sind (beispielsweise Höfen zur
Erholung oder Sportanlagen), ja sogar unter städtischen Straßen angeordnet
werden kann, auf denen sehr geringer Verkehr herrscht. Aufgrund
der begrenzten mechanischen Eigenschaften dieser thermoplastischen
Werkstoffe erweist sich diese Struktur allerdings als schlecht angepaßt an eine
Verwendung unter verkehrsreichen Straßen, die hohen Belastungen
ausgesetzt sind und bei denen eine solche Struktur nur unter einer
dicken unteren Tragschicht eingesetzt werden könnte. Des weiteren weist sie
relativ hohe Herstellungs- und Einsatzkosten auf.
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Für diesen
Straßentyp
wird folglich eher die Behälterstruktur
der 5 verwendet, die von einer dicken Schicht aus
porösem
Material 10 gebildet ist und die gleichzeitig eine Funktion
zum Auffangen des Regenwassers über
ihre von einem Sickerbelag gebildete Oberseite 12, eine
Funktion zum Zurückhalten
des Wassers durch eine Schicht aus grobem Kiessand 14,
welche auf einem Geotextil 16 ruht, sowie eine Funktion
zur Ableitung dieses Wassers entweder über ein natürliches Versickern durch einen Boden 18,
der relativ durchlässig
ist, der jedoch eine ausreichende Tragfähigkeit im Hinblick auf den
vorhersehbaren Verkehr aufweist, oder in ein (nicht dargestelltes)
vorhandenes Netz mit kontrollierter Durchflußmenge, sicherstellt.
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Leider
weist diese Art von Behälterstruktur, die
den Vorteil hat, kostengünstiger
zu sein, den Nachteil auf, daß sie
in Sachen Wasserrückhaltung relativ
begrenzte hydraulische Eigenschaften aufweist (im Durchschnitt ermöglicht 1
m3 grober Kiessand eine Speicherung von
350 Litern Wasser, was einem nützlichen
Porenanteil von 35% entspricht).
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Definition
und Aufgabe der Erfindung
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben, indem
eine Behälterstruktur vorgeschlagen
wird, die besonders an städtische Straßen angepaßt ist und
die ein größeres Wasserspeicherungs-
und -rückhaltevolumen
ermöglicht. Ein
weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine solche Struktur zu
vernünftigen
Herstellungskosten vorzuschlagen.
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Erreicht
werden diese Ziele durch eine Behälterstruktur zum Speichern
und Stauen der Regenabflüsse,
die eine Menge von Hohlelementen aus Beton aufweist, die lose, dem Zufall
nach derart angeordnet sind, daß sie
einen Porenanteil von über
50% aufweisen.
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Vorzugsweise
sind diese Hohlelemente aus Beton Elemente, die jeweils ein Volumen
haben, das 1 dm3 nicht überschreitet. Sie können eine
prismatische Form oder eine zylindrische Form sowie eine Druckfestigkeit
zwischen 30 und 65 MPa aufweisen. Vorteilhafterweise ist der diese
Hohlelemente bildende Beton auf der Grundlage von Zement, mit Fasern (beispielsweise
aus Polypropylen) versehen oder nicht, oder auf der Grundlage von
Harz.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die genannte Menge von Hohlelementen aus Beton von einer Ausgleichsschicht
bedeckt, die von einem groben Kiessand mit einer Granulatgröße zwischen 20
und 50 mm gebildet ist. Diese Ausgleichsschicht sowie die Menge
von Hohlelementen aus Beton sind von einem Geotextil umgeben, um
sie insbesondere vor dem Eindringen feiner Elemente zu schützen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine städtische Straße oder
jedwedes andere in der Erde verlegte oder im Freien befindliche
Bauwerk, das eine solche Behälterstruktur
aufweist, ob es sich um Parkgaragen oder -plätze, um Sickerbrunnen oder aber
um Speichergräben
handelt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden, zur Unterrichtung gegebenen und nicht einschränkend zu
verstehenden Beschreibung hervorgehen, welche anhand der beiliegenden
Zeichnungen erfolgt, in welchen zeigen:
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1 im
Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Straße,
die mit einer erfindungsgemäßen Behälterstruktur
versehen ist,
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2 im
Querschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Straße,
die mit einer erfindungsgemäßen Behälterstruktur
versehen ist,
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die 3 und 4 zwei
Beispiele der zahlreichen Elemente, welche die Behälterstruktur
der 1 und 2 bilden, und
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5 eine
Straße,
die mit einer Behälterstruktur
bekannten Typs mit einer Schicht aus grobem Kiessand versehen ist.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung
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1 zeigt
auf schematische Weise eine erfindungsgemäße Behälterstruktur, die im Bereich
einer städtischen
Straße
eingesetzt ist.
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Diese
Straße 20 umfaßt ausgehend
von ihrer Oberseite bis zum unteren Bereich des Bodens eine Schicht 20 aus
porösem
Belag, wie einen Wasser ableitenden Mischmakadam oder eine Anordnung
von durchlässigen
Betonpflastersteinen, welche den Fahrweg für die Fahrzeuge bildet, eine
Oberflächenformschicht 23 (die
auch als Verlegebett bezeichnet wird), die eine Dicke von einigen
Zentimetern (typischerweise zwischen 3 und 5 cm) aufweist und die beispielsweise
von einer Sandschicht oder von Splitt von sehr kleiner Größe gebildet
ist, eine einige Zentimeter dicke Ausgleichsschicht 24,
die von grobem Kiessand (d.h. dessen feinste Bestandteile beseitigt wurden)
gebildet ist, der eine Granulatgröße aufweist, die zwischen 20
und 50 mm liegt, sowie einen Speicherbereich (Rückhalteschicht 26),
welcher die Behälterstruktur
an sich bildet und einen besonderen Typ von wabenförmigen Produkten
aufweist, die von Betonelementen gebildet sind. Ein Geotextil 28 umgibt
das poröse
Material 26 sowie die Ausgleichsschicht 24, um
jegliches Eindringen feiner Elemente des Bodes 30, der
Formschicht oder der seitlichen Aufschüttungen zu verhindern und um
den Zusammenhalt des Ganzen zu verstärken.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer städtischen
Straße,
die mit einer Behälterstruktur
gemäß der Erfindung
versehen ist, ist in 2 dargestellt.
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Diese
Straße 40 umfaßt wie zuvor
eine Belagschicht 42, welche den Fahrweg für die Fahrzeuge bildet,
eine Ausgleichsschicht 44 sowie eine Rückhalteschicht 46,
welche die Behälterstruktur
bildet. Jedoch ist die Belagschicht 42 in dieser zweiten
Ausführung
eine undurchlässige
Schicht, die von einem kompakten Belag gebildet ist. Da die Regenabflüsse nicht
mehr durch den Belag 42 zum Boden 30 hin abfließen können, sind
folglich auf jeder Seite des Weges Ablaufrinnen und Ablauföffnungen 52 vorgesehen,
die ein Versickern des Wassers bis zur Rückhalteschicht 46 ermöglichen.
Dieses Versickern erfolgt vorzugsweise an zahlreichen „Einspeise-„Stellen,
die eventuell durch ein Netz von Sickerrohren verlängert sind,
das die Verteilung des Wassers in der Struktur sicherstellt. Des
weiteren sind in diesem Ausführungsbeispiel
der Boden 30 sowie die seitlichen Aufschüttungen 50 von
einer undurchlässigen
Geomembran 54 bedeckt, die einen dichten Behälter bildet, der
jegliches natürliches
Versickern in den Boden verhindert, wobei das Abführen des
Wassers nun mit Hilfe von Entwässerungsrohren 56 erfolgt,
die auf dem Boden am unteren Teil der Struktur (am Behälterboden)
und beispielsweise auf beiden Seiten der Rückhalteschicht 46 angeordnet
sind. Diese Entwässerungsrohre
können
stromabwärts
an einen (nicht dargestellten) Sammelschacht angeschlossen sein, der
mit einem Durchflußmengenregler
versehen ist. Nicht dargestellte Reinigungsvorrichtungen (Korb, Kläröffnung,
Siphonvorrichtung, Laminarabscheider) werden selbstverständlich auch
im rechten Winkel zu den Ablauföffnungen
vorgesehen, um das Eindringen jeglicher Verunreinigungen in die
Struktur zu begrenzen.
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Selbstverständlich sind
die beiden vorgenannten Beispiele in keiner Weise einschränkend, und
es sind auch Straßen
oder alle anderen städtischen
Bauwerke (Parkgaragen oder -plätze,
Sportplätze,
Schul- und Universitätsgelände etc.,
einschließlich
Bauwerken im Freien wie Sickerbrunnen oder Speichergräben) in
Betracht zu ziehen, welche die Behälterstruktur der Erfindung
beinhalten und welche die bei diesen beiden Ausführungen angewandten Lösungen zum
Zuführen
und zur Ableitung von Wasser kombinieren. Tatsächlich hängt die Wahl dieser verschiedenen
Lösungen
vor allem von der Art des Bodens ab, d.h. von dessen natürlicher
Durchlässigkeit
sowie von seiner Tragfähigkeit
bei Vorhandensein von Wasser. Die Risiken einer Verschmutzung des
Grundwassers müssen
bei dieser Wahl ebenfalls berücksichtigt
werden. Ebenso müssen
in einigen Fälle,
wie man weiß,
ergänzende
Vorrichtungen wie Lüftungssysteme
und Rückschlagventile
im Bereich der Straße
angeordnet werden.
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Die
Rückhalteschicht 26, 46,
welche die eigentliche Behälterstruktur
bildet, ist über
eine Dicke von wenigstens 20 cm (die Dicke hängt von dem zu speichernden Wasservolumen
ab) von zahlreichen identischen oder nicht identischen Betonelementen gebildet,
die dem Zufall nach derart verteilt sind, daß sie eine kompakte Einheit
mit einer hohen Porosität von über 50%,
typischerweise zwischen 50% und 60%, also einem Wasserrückhalt von
500 bis 600 Litern pro m3 bilden, die weit über derjenigen
liegt, die mit einer einfachen Schicht aus gewöhnlichem grobem Kiessand erhalten
wird, bei der diese Porosität, die
auch als Porenanteil bezeichnet wird, nahe 35% liegt.
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Jedes
Element liegt in Form eines prismatischen oder zylinderförmigen Hohlelements
geringer Abmessung vor, das aus Beton auf der Grundlage von Zement
oder Harz besteht und das eine durchschnittliches Druckfestigkeit
aufweist, die zwischen 30 und 65 MPa liegt. Entsprechend seiner
Verwendung kann der zur Bildung dienende Beton kavernös sein oder
auch nicht und kann mit Fasern (zum Beispiel aus Polypropylen) versehen
sein oder auch nicht. Vorteilhafterweise weist dieses Element ein
Volumen ≤ 1
dm3 mit Abmessungen zwischen 40 und 100
mm für
seine Höhe
und seine Außenabmessung sowie
zwischen 20 und 60 mm für
seine Innenabmessung auf. 3 zeigt
ein erstes Beispiel eines Betonelements 60, das eine Hohlstruktur
mit kreisförmigem
Querschnitt (zylinderförmige
Struktur) aufweist, und 4 zeigt ein zweites Beispiel
eines Betonelements 62, das eine Hohlstruktur mit vieleckigem
Querschnitt, insbesondere sechseckigem Querschnitt (gerade prismatische
Struktur) aufweist.
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Die
Funktionsweise der Behälterstruktur
ist folgende. Bei heftigen Niederschlägen wird das Regenwasser durch
den Belag 22 hindurch oder mittels der Ablaufrinnen oder
Ablauföffnungen 52 zu
der Behälterstruktur 26, 46 hin
abgeleitet. Dieses Wasser wird diese Struktur dadurch zunehmend
füllen,
daß der
zwischen den zahlreichen Betonelementen und in diesen Elementen
selbst vorhandene Leerraum gefüllt
wird (wodurch die Luft, die sich darin befand, ausgetrieben wird),
wodurch das gesammelte Wasser gespeichert wird. Wenn es zu regnen
aufhört
und nichts mehr herabrinnt, wird sich die Struktur bis zur vollständigen Entleerung
zunehmend leeren. Die Ablaufmenge wird entweder durch das Sickervermögen des
natürlichen
Bodens 30 oder durch eine (nicht dargestellte) stromabwärtige Reguliervorrichtung
bedingt sein.
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Somit
ist es nun mit der vorliegenden Erfindung möglich, sich von dem besonders
zerstörerischem
Hochwasser in Stadtgebieten zu befreien, und dies zu vernünftigen
Kosten für
die Gemeinschaft. Denn im Gegensatz zu den wabenförmigen Strukturen
aus thermoplastischem Material können die
Betonelemente industriell kostengünstig hergestellt werden, und
sie weisen mechanische Eigenschaften auf, die viel bedeutender sind
als diejenigen, die mit diesen wabenförmigen Strukturen möglich sind,
wodurch Mehrfachbelastungen von bis zu 100 kN zulässig werden
(höher
als die beispielsweise auf französischen
Fernverkehrsstraßen
höchstzulässige Achslast
von 65 kN).