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Schwimmtor mit tiefliegendem Horizontalträger Die Erfindung bezieht
sich auf ein Schwimmtor ohne Drempelanschlag, insbesondere mit in der Mitte angeordneter
Stauwandung und mit einem in der Nähe der Sohle liegenden Horizontalträger, bei
welchem zur Erzielung der notwendigen Schwimmstabilität in der Nähe der Sohle fester
Ballast eingebaut werden muß. Die Erfindung besteht darin, diaß der bei den bisherigen
Ausführungen in erster Linie nach dem aufzunehmenden Wasserdruckanteil bemessene
untere Horizontalträger, um für die seitlichen Dichtungsbalken an ihren oberen Enden
ein Abheben von dem Auflagerinauerwerk zu verhindern oder den An@pres.sungsdruck
an das Mauerwerk zu vergrößern, nach dem Ergebnis einer Deformationsberechnungwesentlich
stärker ausgebildet wird, und daß dieser Träger in konstruktiv einfacher Weise so
schwer ausgebildet wird, daß eine besondere Anordnung von festem Ballast sich ganz
oder zum größten Teil erübrigt.
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Es sind schon Schwimmtore bekanntgeworden, bei denen das Tor im unteren
Teil aus, statischen Gründen oder aus Gründen der Stabilität seine größte Breite
besitzt; auch sind solche Schwimmtore bekanntgeworden, bei denen der Schwimmkasten
selbst, der in diesem Falle zwecks Erreichung der erforderlichen Schwimmstabilität
besonders breit ausgebildet sein muß, unmittelbar über der Sohle angeordnet ist.
In beiden Fällen kommt allerdings aus Gründen der Stabilität wohl ausschließlich
die Torkonstruktion mit zwei Außenwänden zur Anwendung, eine Konstruktion, bei der
das Tor eine dem Schiffskörper ähnliche Form besitzt.
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Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf Schwimmtore, bei denen
infolge der zur Verfügung
stehenden größeren Eintauchtiefe des schwimmenden
Tores der Schwimmkasten nicht unmittelbar über der Sohle, sondern etwa im unteren
Drittelpunkt der Torhöhe oder noch höher angeordnet ist. Bei diesen Toren kann meistens
auf die Anordnung von zwei Stauwänden verzichtet und statt dessen aus Gründen der
Wirtschaftlichkeit eine in der Mitte liegende Stauwand ausgeführt werden.
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Die bekannten Schwimmtore der obenerwähnten Art zeigen neben dem zur
Aufnahme des Wasserdruckes in Staulage ebenfalls herangezogenen Schwimmkasten über
und unter dem Schwimmkasten noch weitere Horizontalträger, die zur Übertragung des
Wasserdruckes auf die seitlichen :lauern des Schleusen- oder Dockhauptes anteilig
mit herangezogen werden, wobei Konstruktionshöhe und Querschnittsabmessung jedes
Horizontalträgers nach dem auf denTräger entfallendenWas,serdruckanteil gewählt
werden, während sich die Abmessungen des Schwimmkastens in erster Linie nach Rücksichten
der Schwimmstabilität bestimmen. Die Horizontalträger sind untereinander und mit
dem ebenfalls biegungsfest ausgebildeten Schwimmkasten durch Endschotte verbunden.
Außerdem sind zur Erzielung eines räumlich steifen Tragwerkes noch ein oder mehrere
Querschotte, über die Offnungsbreite verteilt, vorhanden. Der Ballast wird meist
in Form von gußeisernen Barren, Stahlplatten oder Beton dicht über der Unterkante
des Tores untergebracht. Zur Dichtung an der Sohle dient meistens eire Holzbalken,
der an der Konstruktion starr befestigt ist und durch das Eigengewicht des Tores
und das- in die Flutkästen eingeströmte Ballastwasser auf die Sohle des Dock- oder
Schleusenhauptes angedrückt wird. Außer kleinen Reibungskästen kann durch den Sohlendichtungsbalken
kein Anteil des horizontalen Wasserdruckes übertragen werden. Dieser wird vielmehr
vollständig durch die an den Endschotten des Tores angebrachten Seitendichtungsbalken
auf das Betonmauerwerk der in den seitlichen Mauern des Dock- oder Schleusenhauptes
ausgesparten Nischen übertragen, die zur Aufnahme dieser großenWasserdruckkräfte
meistens mit Stahlplatten oder Granitquadern bepanzert sind. Bei der vorstehend
beschriebenen Anordnung, die für die Tore ohne Drempelanschlag und mit in der Mitte
liegender Stauwand fast ausnahmsweise Anwendung gefunden hat, kam es häufig vor,
daß an den Seitendichtungen in der Nähe der Oberkante des Tores Undichtigkeiten
auftraten, die man, ohne sich über die statische Wirksamkeit der räumlichen Tragkonstruktion
Klarheit zu verschaffen, auf Zufälligkeiten und Ungenauigkeiten in der Bearbeitung
der Dichtungsbalken und der Nischenpanzerungen sowie auf das Fehlen des erforderlichen
Anpreßdruckes in der Nähe der Toroberkante zurückführte. Man half sich in solchen
Fällen durch Anordnung zusätzlicher Dichtungsmittel, wie Hanfseile, Seilmatten u.
dgl., durch welche der gewünschte Erfolg mehr oder weniger erreicht wurde.
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Tatsächlich liegen bei der beschriebenen Torkonstruktion in vielen
Fällen die Verhältnisse aber so, daß die Undichtigkeiten durch das statische System
der Tragkonstruktion bedingt sind. Zur Erläuterung dieser statisch bedingten Verhältnisse
ist in Abb. t die Konstruktion in Schnittansicht und Grundriß dargestellt.
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Im Querschnitt bedeutet S den Schwimmkasten, dessen Decke 3 und Bo<ien
4 zusammen mit den übrigen Horizontalträgern r, 2 und 5 zur Übertragung des Wasserdruckes
auf das Mauerwerk der seitlichen Nischen dienen. ß ist der zur Erzielung der Schwimmstabilität
erforderliche feste Ballast und D der Sohlendichtutigsbalken des Tores. St ist die
in der Mitte des symmetrisch ausgebildeten Tores liegende Stauwand. Im Grun.driß
des Schwimmkastens bedeuten T die beiden Endschotte und Q
die Querschotte
des Tores, deren Anzahl sich hauptsächlich nach konstruktiven Gesichtspunkten richtet.
Da die Länge L des Tores fast ausnahmslos größer ist als die Höhe H, und da die
Steifigkeit der Querschotte andererseits infolge ihrer durch die Schwimmkastenbreite
bedingten Konstruktionshöhe ganz wesentlich größer ist als die der Träger i, 2 und
5, ergibt sich beim Auftreten des vollen Wasserdrukkes ein Formänderungsbild, welches
nicht wesentlich von dem unter Zugrundelegung unendlich steifer Querschotte ermittelten
abweicht. Wie genaue Berechnungen gezeigt haben, ist die Abweichung, die sich mit
dieser Annahme ergibt, verhältnismäßig klein, so daß man ohne weiteres mit steifen
Querschotten rechnen kann. Die Mittellinien der Querschotte müssen dann wegen ihrer
Starrheit auch nach eingetretener Deformation auf einer Geraden liegen. In Abb.
2 ist die Mittellinie eines Querschottes vor und nach der Formänderung des Tortragwerkes
dargestellt, ebenso die dreieckförmige Wasserlast und ihre resultierende Rttr.
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Wenn, wie in Abb.2 dargestellt ist und wie es erfahrungsgemäß in der
-Mehrzahl der Fälle eintritt, die Resultierende des Wasserdruckes nahe dein Schwimmkastenboden
.4 liegt, so erleidet die Mittelachse des Querschottes infolge der im Verhältnis
zum Schwimmkasten geringen Biegesteifigkeit des unteren Horizontalträgers 5 eine
Verdrehung, deren Pol P in der Regel zwischen dein obersten Horizontalträger und
der Scliw-ininilcastendecke 3 liegt. Dadurch erleidet .der obere Riegel Durch,biegungen,
die den durch den Wasserdruck leervorgerufenen entgegengerichtet sind. In statischer
Hinsicht bedeutet dies, daß die innerlich statisch unbestimmten KräfteX, die durch
die Querschotte auf den Träger e in einem dem Wasserdruck Y1' entgegenwirkenden
Sinne übertragen werden, größer sind als der auf diesen Träger entfallende anteilige
Wasserdruck (s. Abb.3). Es tritt also nicht ein :Xndrücken des Seitendichtungsbalkens
an das Auflagermauerwerk ein, sondern der Balken zeigt das Bestreben, sich von diesem
abzuheben, wodurch Undichtigkeiten eintreten.
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Dieser Mangel wird et-findungsgemäß dadurch behoben, daß man dem unteren,
nahe der Sohle liegenden Horizontalträger ein so großes Trägheitsmoment gibt, daß
der Pol der Drehbewegung, die das als starr angenommene Querschott unter der Wirkung
des Wasserdruckes infolge der Nachgiebigkeit
der Ilorizo»italriegel
ausführt, über den oberen I-lorizoeitalträger hinausdrückt. Wenn das erreicht ist,
tretcii auch im oberen Riegel i nur Drehbiegungen im Sinn,-, des Wasserdrucke: auf,
und das Ablieben des Seitendichtungsbalkens vom Auflagermauerwerk ist vermieden.
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Zur I,rläuteruug der \\Wirkung dieser Maßnahme, die ohne Betrachtung
des Rechnungsganges nicht oliiie weiteres verstiindlicli ist, ist in Abb. 4 zunächst
der Querschnitt des Tores mit dein dazugehörigen Formä nderungsbild cicr Mittelachse
des Querschottes aufgezeichnet. Gegenüber der früheren, in A11. i dargestellten
Atisfiilirting hat hier der untere Horizontalträger 5 eine wesentlich größere Baubreite
und daher eine größere Biegesteifhgkeit. Durch die große Biegesteihgkeitwird eine
1"erkleinerung des Drehwinkels der Querschottachse und damit auch die zur Erzielung
des Aupreßdruckes erforderliche positive Durchbiegung des oberen Riegels i erreicht.
In Abb. 5 sind weiterhin die Formänderungsbilder von drei Toren dargestellt, die
sich nur durch die Verschiedenheit der Trägheitsmomente des in der Nähe der Sohle
liegenc1cil Horizontalriegels 5 unterscheiden. Die Träglieitsinoniente verhalten
sich wie i : 2 : 3. Wie die Darstellung zeigt, liegt der Drehpol P der 1>ewegung
der Schottmittelachse bei dem Tor finit kleinstem Träglicitsmoment etwa in der Mitte
zwischen dein Scliwimmlcasten und dem oberen Riegel. Dic negative Durchbiegung des
Riegels i ist hier noch beträchtlich. Bei dem Tor mit dein doppelten Trägheitsmonient
des unteren Hauptträgers rückt der Pol P der Drehbewegung nach oben, verbleibt aber
noch unterhalb des oberen Horizontalträgers. Bei dein Tor mit dem dreifachen Trägheitsmonieut,
welches in dem der Darstellung zugrunde liegenden Rechnungsbeispiel dem Falle entspricht,
daß etwa 9511#'o des für die Schwimmstabilität erforderlichen Ballastes im Gewicht
des unteren Horizontalträgers enthalten ist, rückt der Pol P der Drelibewegutig
üben dein oberen Horizontalträger hinaus, so daß die Dtirchbiegungen des letzteren
nunmehr positiv werden, und daß sich auch an der Oherkantcu des Tores ein Anpreßdruck
des Endschottes an das Anschlagmauerwerk ergibt, der die Dichtung über die ganze
Höhe des Tores gewährleistet.
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Um die beschriehene Wirkung ohne neue Nachteile hinsichtlich des Materialverbrauches
und des Torgewichtes zu erzielen, wird das bisher als fester Ballast zur Verstellung
dererforderlichen Schwimmstabilität verwendete -Material zur Ouerschnittsausbildung
des unteren Ilorizontalträgers verwendet. Es tritt also keinerlei Mehrverbrauch
an Baustoffen und keine Vergrößerung des Torgewichtes ein, sondern es wird lediglich
das bisher ohne besondere statische Aufgabe vorhandene Ballastmaterial zum Tragen
herangezogen, indem man die Querschnittsabinessungen und damit das Trägheitsinoment
des unteren Horizontalträgers entsprechend vergrößert. Zweckmäßig wird man einen
kleineren Teil des Ballastmaterials als Ausgleichsballast beibehalten. llätihg wird
es auch, insbesondere bei großen Abmessungen des Tores, vorkommen, daß mit Rücksicht
auf die Klemmlänge der verwendeten Niete nicht das ganze Ballastgewicht zur Verstärkung
des Trägers herangezogen werden kann.
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Urn möglichst viel Ballastmaterial im Querschnitt des Trägers unterzubringen
und um gleichzeitig die Kosten der Werkstattarbeit möglichst niedrig zu halten,
wird der untere Träger durch Aufeinandernieten mehrerer Blechplatten als einfacher
Blechträger ausgebildet, wie in Abb. 6 dargestellt ist. Die Abbildung zeigt augenfällig,
in wie einfacher Weise sich der Blechträger auch in die übliche Konstruktion des
Tores (Befestigung des Sohlenbalkens, Anschluß der Stauwand und der Querschotten)
eingliedert.