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In Zellenbauweise ausgeführtes Stauwehr, insbesondere Kraftwehr
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Die Erfindung betrifft -in Zellenbauweise aus Eisenbeton ausgeführte Stauwehre,
insbesondere Kraftwehre. Die Zellenbauweise ist im besonderen für solche Staukörper
vorgeschlagen, die die Sperrmauern von Talsperren bilden. Ferner hat man sie bei
Wellenbrechern angewendet, um einzelne Kammern in dem Bauwerk zu schaffen, durch
die Wellen aufgeteilt und in eine Mehrzahl von Richtungen abgelenkt werden sollen,
um die Stoßkraft des Wassers zu vernichten.
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Gemäß der Erfindung besteht der Zellen# körper aus im wesentlichen
rechtwinkligen ineinandergefügten Durchf.lußkanälen oder Kanalreihen, deren lotrechte,
die Wehrwand zum Oberwasser bildende Schenkel in der Strömungsrichtung hintereinanderliegen,
während die waagerechten, in das Unterwasser führenden Schenkel entsprechenä übereinanderlieg
-en.
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Durch diese Aufbauweise wird einmal erreicht, daß die Zellen des Wehrkörpers
sowohl zur Führung des Wassers wie auch zur Ableitung des Hochwassers dienen und
daß die durc#lifließenden Wassermassen selbst die Standsicherheit des Wehrkörpers
vergrößern, #so daß das Stauwehr trotz der leichten und billigen Wehrbauweise eine
durchaus ausreichende Kippfestigkeit trotz geringer Masse des Baukörpers- besitzt.
Gleichzeitig wird durch die Bauart gemäß der Erfindung aber auch sichergestellt,
daß der die eigentliche Stauwand bildende lotrechte Schenkel des Wehrkörpers eine
sehr erhebliche Biegungsfestigkeit namentlich am Fuße erhält.
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Durch die Vereinigung dieser Vorteile wird es u. a. möglich, auch
kleinere Wasserkräfte, im besonderen solche mit niederem Gefälle und verhältnismäßig
großer Wassermenge, wirtschaftlich auszubauen.
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Die Erfindung ist in einigen Ausführungsbeispielen durch die Zeichnung
im wesentlichen schematisch veranschaulicht, Fig. i - und 2 zeigen iin
- Aufriß und- Grüfidriß und Fig. 3 schaubildlich das Prinzip einer
einfachen Stauwehrforin gemäß der Erfindung. Fig. 4 und' 5 stellen Ausbildungen
als Überfall- und als Heberwehr dar.
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Fig. 6 versinnbildlicht eine Art des Einbaties von Turbinen
in das Wehr.
Fig. 7, 8 und 9 zeigen einen Teil einer
größeren Kraftstauwehranlage im Grundriß, ^im Schnitt nach ' 8-8 der Fig.
7 und in Ansicht vom Unterwasser her.
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Fig. io, ii und 12 stellen ein Stauwehü mit Schleuse im Grundriß und
im Querschnitt nach ii-ii bzw. 12-12 der Fig. io dar.
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Das Stauwehr besteht in seiner einfachsten Form aus einem Paar Kanälen
oder zweckmäßiger aus einer Reihe von Kanalpaarena, b (Fig.
1 bis 3), die zu einem Wehrkörper z. B. aus Beton oder Eisenbeton
vereinigt sind. Die Kanalachsen sind etwa im rechten Winkel abgebogen, derart, daß
die etwa lotrechten Schenkel a" b, die Stauwand gegen das Oberwasser bilden,
während sich die etwa waagerecht liegenden Schenkel a, b. gegen die Sohle
des Unterwassers stützen und so Halt gegen Umkippen bieten. Anstatt aus vollen,
die Baustoffe nur schlecht für die Festigkeit ausnutzenden Wänden besteht das neue
Wehr aus hohlen, aufgelösten Wandungen. Die gemeinsarne Innenwand c der Kanalpaare
a, b
liegt etwa in der neutralen Faser, während die Außenwände d und
e zur Aufnahme der Beanspruchungen voll ausgenutzt sind und dementsprechend ausgebildet
werden.
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Diese Beanspruchungen der Wände d, c
fallen um so kleiner
aus, je weiter sie voneinander entfernt sind. Zugleich werden die Querschnitte
für die Wasserführung um so Z, nlün-stiger. Erfindungsgemäß wird somit das Bauwerk
um so fester, je größer die Querschnitte der Kanälea, b gewählt werden.
Voraussetzung ist dabei, daß die Wandstärken von-d und e sowie der Querwändef ausreichend
bemessen werden, um den Wasserdruck aufzunehmen. Diese Wandstärke gibt auch das
Maß für die Entfernung der Querrippenf voneinander ab, die zweckmäßig die Kanalpaarea,
b als glatte Wände durchsetzen. So bekommt das Bauwerk ein außergewöhnlich
großes Wasserführungsvermögen und eine außergewöhnliche Festigkeit.
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Fig.4 zeigt die Anwendung des Erfindungsgegenstandes als 'Überfallwehr.
Die Querrippenf und die nach dem Unterwasser liegende lotrechte Wande sind zweckmäßig
bis über den Wasserspiegel hinatisgeführt. Die beiden Wehrkantend,- c, können gleich
hoch gesetzt werden, Odem es kann die vordere Wehrkante d, tiefer liegen als die
folgende cl.
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Fig. 5 veranschaulicht ein Stauwehr ' dessen Eintrittsstellen
durch Saugheberkappen a, b, überdeckt sind. Zweckmäßig schließt sich
an die oberen Enden der Wände c und e je ein Kappenbogen c2, e, an,
so daß jeder Kanal a, b für sich durch einen Saugheber überdeckt
ist, Bei Ausnutzung des Stauwehrs als Kraftanlage können in einzelnen Kanälen oder
Kanalpaaren oder in allen Kanälen a, b, und zwar im waagerechten Schenkel
a, b, oder zum mindesten teilweise in beiden Schenkeln Formkörper
g mit ebenen,bzw. zylindrischen .Wänden mit der für Saugrohre zweckmäßigen
Erweiterung eingebaut sein. Zur besseren Führung des Wassers können Krümmerk angebracht
sein. Beide Elemente sind durch ebene eände begrenzt bzw. durch Zylinderflächen,
deren Erzeugende senkrecht zu den Seitenwänden steht.
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Besonders bei Kraftstauwehren in wasserreichen Gerinnen empfiehlt
es sich, namentlich die zur Kraftausnutzung dienenden Kanäle nach Art d#r Fig.
7 bis 9 zu Pfeilern zusammenzufassen, die sich senkrecht zur Wehrrichtung
in das Oberwasser hinein erstrecken. Durch diese Anordnung mehrerer lotrechter Schächte
bzw. Schachtpaareit, i2, kl, k, k,... hintereinander können die Turbinen
viel Wasser schlucken und trotzdem mit hohen Drehzahlen laufen. Zweckniäßig werden
die Turbinen 1 in diesem Falle mit waagerecht liegenden Achsen eingesetzt;
sie können als Doppel- oder Mehrfachzwillingsturbinen ausgebildet sein. In Fig.
7 bis 9
sind beispielsweise zweimal 5 Zwillingsturhinen
je in einer Reihe miteinander gekuppelt. Die Wellen dieser beiden Reihen
treten durch eine Stopfbüchse in den Maschinenraum aus; sie können entweder unmittelbar
mit einem Generator 11 gekuppelt sein oder Zahnräder tragen, welche die Kraft
anf ein zwischen ihnen liegendes, den Generator treibendes Zahnrad übertragen.
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Das Wasser -kann über die Seitenkanteni', k' den lotrechten
Schenkeln der zu Pfeilern zusammengefaßten Kraftwasserschächten i,
k zufließen. Zwischen den einzelnen Pfeilern bleibt genügend Raum für
die Zuführung des Hochwassers zu den Schächten a, b des Stanwehrs selbst.
Die etwa waagerecht verlaufenden Schenkel der Kraftwasserschächte4, k sind
übereinander angeordnet. Die waagerechten Schenkel der vordersten Schächte i"#i.,
k, k2 liegen unter Umständen in einer beträchtlichen Tiefe.
Da
sie mit den je zwei Pfeiler verbindenden Kanalpaaren a,
b des Wehres fest verbunden sind, erhält der gesamte Wehrbau eine außerordentlich
hohe Festigkeit; er steht fest im Boden.
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Die Gründung für die Pfeiler wird sehr einfach, da jeder Pfeiler für
sich als eine geschlossene Gruppe von Kanälen gegründet werden kann. Die rechteckige
Form der Kanäle, Pfeiler und Wehrmauer gestattet die Verwendung von Dauerverschaltingen,
so daß die Verschalkosten ein Mindestmaß erreichen. Die Tur-binenkammern können
unter sich durch öffnungen verbunden sein. Durch Einblasen
von
Luft unter die Saugheberkappen werden die Turbinenkamern trockengelegt und zugänglich.
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Besondere Vorteile bringt die * Erfindung auch inAnwendung
auf in das Stauwehr.eingebaute Schleusen. Die Seitenwände der Schleuse, die -in
der Regel in die Flußmitte gesetzt wird, dort, wo an sich die Sohle am tiefsten
liegt,' sind er:findungsgemäß als Überfall- oder Saugheberkanalpaareiii., n mit
wi#l<elig geführter Achse ausgebildet und werden zurAbführung des Hochwassers
mitbenutzt. Durch die Auflösung der Schleusenwandung in Kanalpaare verschaffen diese
den Schleusenwänden eine besonders 'hohe Festigkeit. -Fig. io bis 12 zeigen als
Beispiel eine Schletisenanlage mit solchen rechtwinklig abgebogenen Kanälen rechteckigen
Querschnitts mit gemeinsamen Wandungsteilen. Bei Ausbildung der Kanalpaare 'als
Saugheber tritt das- Wasser in den äußeren lotrechten Schenkelm aus dem Oberwasser
durch eine Öffnungm, ein, die nahe am Boden vorgesehen ist, steigt zur Wehrkrone
emport und fällt, durch eine Heberkappe umgeleitet, in dem anderen Schenkel n bis
unter die Schl#usensohle, um schließlich durch den anschließenden waagerechten Schenkelo
nach der Mitte der Schleuse abzufließen. Beide Schleusenwände liegen symmetrisch
-zueinander, so daß ihr Wasser gemeinsam durch eine Anzahl Öffnungenol, die im Boden
der Schleusenkammer angebracht -sind, in diese eintritt (Fig. i i).
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Fig. 12 veranschaulicht die entsprechend umgekehrte Wirkungsweise
der im Unterwasser gelegenen Seitenwände der Schleuse. Das untere Schleusentorp
ist geschlossen, und die Schleuse ist bis zum Oberwasserspiegel gefüllt. Nach Anstellen
der Saugheberq wird das Wasser in umgekehrter Richtung wie in den im Oberwasser
liegenden Schleusenwandkanälen über die Wehrkrone in das UnterWasser abgeleitet,.
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Auch bei dieser Anwendung der Erfindung zeigt sich die außergewöhnliche
Schluckfähigkeit der Anlage und die außerordentliche Festigkeit ihrer Wandungen
bei Aufwand eines- Mindestmaßes an Baustoffen. Die in die lotrechten Seitenwände
der Schleuse eingelegten Zugeisen sind zweckmäßig im Boden fortlaufend weitergeführt;
sie geben für beide Belastungsfälle für den Wasserdruck der gefüllten Schleuserikammer
nach außen und der leeren Kammer nach innen, den Schleusenwänden eine besonders
hohe Festigkeit.
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Durch die Ausbildung eines Stattwehrs gemäß der Erfindung ergeben
sich somit in der Hauptsache die folgenden Vorteile: Sehr geringer Massehaufwand
- bei sehr hoher Festigkeit und sehr große Leistungsfähigkeit für die Abführung
von Hochwasser. Die Auslässe liegen im Unterwasser; im Auslaßquerschnitt ist die
gesamte gestaute Fallhöhe zum Hindurchtreilien des Wassers nutzbar gemacht. Der
Auslaßquerschnitt schwächt im Gegensatz zu der üblichen Bauweise das Stauwehr nicht;
der Abschluß der Kanäle kann im Oberwasser erfolgen, so daß auf die A.bs'chlußteile,
gleichgültig ob Wehraufsatz, Verschlußklapperi oder Saugheberkappen, keine erheblichen
Druckkräfte entfallen. Die Einlaufkante , im Oberwasser kann jeweils so weit
gegen die Stromritlitung vor-geschoben wer-den, daß die Einlaufkantenlänge für den
gegebenen Fall ausreicht.
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Die Führungsflächen für den günstigsten Durchfluß des Wassers können
als Zylinder mit jeder gewünschten Leitlinie ausgeführt und diese- -einfachen Formstücke
aus Holz oder Beton können nachträglich in die Schächte bzw. Kanäle eingeschoben
und darin gegebenenfalls auswechselbar verarikert werden.
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Die Kanäle werden durch Anwendung von Dauerverschalung sehr billig
herstellbar.