Dieverschiedenen bekannten temporären Stausystemeerfüllenmehr oder weniger diese Kriterien, Ziel der Erfindung ist es einStausystem zu entwickeln, das in allen genannten Punkten gute Eigenschaftenaufweist.
Erzieltwird dies durch die Verwendung einer flexiblen, aber wenig dehnbarenMembran. Diese wird so eingesetzt, das der Wasserdruck zu einerbestimmten Ausformung der Membran führt und dieser Membran damitermöglichtauf den Wasserdruck ausschließlichmit Zugmembranspannungen zu reagieren. Diese Spannungen werden nachunten zum Boden zu einer bodenseitigen Halterung (4) undnach oben zu bogenförmigenRandverstärkungen(6) geleitet, welche wiederum die Last an aufgestellteMasten (2) abgeben. Das besondere dabei ist, das hierdurchdie Kräfteaus dem Wasserdruck in eine annäherndhorizontale bzw. tangentiale Kraft in der Ebene der Geländeoberfläche undbei entsprechender Stützenstellungin eine Vertikallast zerlegt werden können. Der Abstand der Masten(2) zur bodenseitigen Halterung (4) und die Membrangeometrieentscheidet darüber,welche Richtungen die resultierenden Kräfte der Membran (1)haben. Liegt die Membran im unteren Bereich mit einem Abschnitt(11) auf dem Untergrund auf, so ist die Kraft horizontalbzw. parallel zur Geländeoberfläche. Istdie Geometrie des Systems günstiggewählt,so kann die Membrankraft im oberen Bereich vertikal eingestelltwerden. Steht die Stützein diesem Fall ebenfalls vertikal, so entstehen im Normalfall keineBiegemomente innerhalb der Stützeoder in dessen Fundament. Die Stützemuss nicht unbedingt vertikal angeordnet werden, es ist jedoch sinnvoll,die Stützein Richtung der resultierenden Kraft der Membran anzuordnen.
Während beivielen temporärenStaumauern die Stützenund deren Fundamente resultierend aus dem Wasserstaudruck hohe Biegemomenteaufnehmen müssenund dementsprechend materialaufwendig sind, wird dieses Biegemomentvermieden bzw. in Kraftkomponenten zerlegt. Dies stellt einen wesentlichenkonstruktiven Vorteil dar. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeitden Abschnitt der Membran der auf dem Untergrund aufliegt (11),längerauszubilden. Hierdurch kann die Reibung zwischen Membran (1) undUntergrund, welche durch die Auflast des Wassers erzeugt wird, genutztwerden. Damit muss die bodenseitige Halterung (4) nur einenTeil der Membranspannung aufnehmen und kann entsprechend klein ausgebildetwerden.
InLängsrichtung,d. h. parallel zur Uferlinie entstehen im Regelfall keine Membranspannungen. InKurven, bei Höhenversprüngen, durchAusführungstoleranzenoder Anpralllasten könnenjedoch in dieser Richtung ebenfalls Zugspannungen entstehen, aufdie die Membran entsprechend ausgelegt sein muss.
DerAnfang oder das Ende eines solchen Hochwasserschutzsystems kannentweder an feststehende oder ebenfalls temporäre steife Wände (9) z. B. mittelsKederschiene oder Klemmung angeschlossen werden. Dabei wird in derRegel die Membran (1) speziell für einen bestimmten Ort vorgefertigt undmit den entsprechenden Anschlüssenam Anfang und Ende versehen. Auch die Aufnahme von Versprüngen, Aussparungen,Durchbrüchen,etc. ist in der Vorfertigung möglich.Derartig vorgefertigte Membranen können noch mit über 1000m2 gehandhabt werden. Größere Stausysteme können ineinzelne Segmente untergliedert und erst auf der Baustelle zur Gesamtmembranz. B. durch Heißluftverschweißung oderKlemmung gefügtwerden.
AlsMembranen eignen sich vor allem die PVC-beschichteten Polyestermembranen.Sie sind sehr flexibel, jedoch hoch zugfest und dehnungsarm. DieseMembranen sind als technische Textilien in unterschiedlichsten Ausführungenrelativ preiswert am Markt erhältlichund könnengut z. B. durch Verschweißender einzelnen Bahnen zu komplex vorgefertigten Stausystemen konfektioniertwerden.
Esist möglichdie bodenseitige Halterung (4) so auszubilden, dass dieMembran (1) darin gelagert werden kann. Diese bodenseitigeHalterung (4) soll im folgendem als Rinne (4a)bezeichnet werden. Sie bietet den Vorteil, dass die Membran bereitsdauerhaft wasserdicht verankert sein kann und vor Ort gelagert werdenkann. Die Membranverbindung (5) kann z. B. durch Klemmungoder mit Kedersystemen erfolgen. Ein Deckel (7) kann dieMembran schützen.
ZumAufbau wird zunächstder Deckel(7) entfernt. Sofern die Masten (2)in der Verankerung (4) gelagert wurden, werden diese entnommenund auf den Mastfundamenten (3) angebracht. Im einfachstenFall geschieht dies, indem die Masten in einbetonierte Hülsen gestecktwerden, deren Abdeckungen zuvor entfernt wurden. Anschließend wirddie Membran (1) manuell aus der Rinne (4a) herausgezogen unddiese, bzw. deren Randverstärkung(6), mit dem oberen Ende der Stützen (2) verbunden.Diese Verbindung kann übereinfache Haken, durch Schäkel oder ähnlichemerfolgen. Am Anfang oder Ende des Stausystem muss gegebenenfallsdie Membran an andere Schutzdämme,Wände (9)oder ähnlichem angeschlossenwerden. Die Verbindung (10) kann über Kederschienen erfolgen,in die ein Keder, welcher mit der Membran (1) verbundenist, eingezogen wird. Auch eine Klemmung oder andere Anschlußmöglichkeitensind realisierbar.
Nacheinem Hochwasser kann das System leicht demontiert werden. Die Membranwird wieder zusammengelegt und in der Regel wieder in der Rinne(4a) gelagert. Die Masten können ebenfalls abgebaut undin der Rinne (4a) gelagert werden. Abdeckungen können sowohlauf der Rinne als auch auf den Mastfundamenten (3) angebrachtwerden.
Unterschiedlichhohe Wasserständeführen zuunterschiedlichen Querschnittsformen der Membran. Ist die Stütze (2)fest im Untergrund eingespannt, können hierdurch Biegemomentein der Stützeentstehen, die abgetragen werden müssen. Es besteht auch die Möglichkeitdie Stützeim unteren Bereich eine gewisse Flexibilität zu verleihen, so dass sich dieStützeentsprechend den verschiedenen Wasserständen und den damit verbundenen Querschnittsformender Membran (1) selbsttätigausrichten kann. Hiermit könnenBiegemomente vermieden bzw. verringert werden. Darüber hinausverringern sich durch die Nachgiebigkeit die Kräfte aus dem Anprallen von Treibgutoder ähnlichem.Es ist jedoch notwendig, die Flexibilität oder Schwenkbarkeit der Stütze aufz. B. +-20° zubeschränkenum ein gänzlichesUmfallen der Stütze(2) zu vermeiden und ein sicheres Aufspannen der Membranauch bei geringen Wasserständenzu gewährleisten.In 6 ist eine entsprechende Ausführungsvariante dargestellt.
Einwichtiger Punkt ist die möglicheBeschädigungder Membran (1) durch Treibgüter, Vandalismus oder Unvorhergesehenes.In diesen Fällenist eine gewisse Undichtigkeit tolerierbar, solange nicht die Membranweiterreißtund damit komplett versagt. Um ein Weiterreißen zu verhindern ist es möglich entsprechendzugfeste technische Textilien mit hoher Weiterreißfestigkeitfür dieMembranen zu verwenden. Es sind ebenfalls Textilien auf dem Markt,bei denen in geringen AbständenVerstärkungenz. B. aus Stahlseilen eingearbeitet sind, an denen ein Riss endet.Auch eine Verstärkungmit aufgeschweißten Gurtenoder ähnlichemist möglich.Darüberhinaus ist auch eine zweilagige Ausführung der Membran denkbar wiees in 5 dargestellt ist. Die dem Wasser zugewandte Membran(1a) kann dabei eine kleine Öffnung besitzen, so das dasWasser auf die dem Wasser abgewandte Membran (1b) drückt unddie Membran (1a) weitestgehend spannungsfrei sein kann.Sie erfülltdie Aufgabe des Anprallschutzes und soll z. B. Treibgut von dervom Wasser abgewandten Membran (1b) abhalten. Sie könnte auchals Stahlseilnetz oder ähnlichemgefertigt sein. Ist sie jedoch als wasserdichte Membran mit kleiner Öffnung versehen,so kann sie im Falle des Versagens der dem Wasser abgewandten Membran(1b) deren Aufgabe als dichtendes Element übernehmen.
Nebender Methode die Membran und die Stützen vor Ort in der Rinne (4a)zu lagern, bietet vor allem die Leichtigkeit und der geringe Lagerbedarf derKonstruktion die Möglichkeitdie Struktur in einem Lager zu lagern oder sogar an verschiedenenOrten einzusetzen. Dabei kann entweder der Uferabschnitt für die Aufnahmedes Stausystems vorbereitet sein, oder das Stausystem wird kompletterst im eintretenden Hochwasserfall installiert. Einige Ausführungsvariantenhierzu sind in den 7 bis 9 dargestellt.Vor allem die Verwendung von Kedersystemen bietet dabei die Möglichkeitschnell eine wasserdichte und kraftschlüssige Verbindung zu der bodenseitigenHalterung oder am Anfang oder Ende zu bestehen Wänden etc. herzustellen. Auchgroßflächige Membranenkönnennoch von wenigen Personen bewegt bzw. ausgerollt und montiert werden.
1 zeigtden Querschnitt einer Ausführungsvariantewährendeines Hochwassers. Die Membran (1) nimmt eine bestimmte,vom Wasserdruck abhängigeForm an. Die Kräftewerden zum einen zu einer bodenseitigen Halterung (4/4a)geleitet, zum anderen übereine Randverstärkung(6) zu den Masten (2). Im dargestellten Beispielsind die resultierenden Kräfteder Membran horizontal bzw. vertikal. Daher ist es empfehlenswertauch die Stütze(2) vertikal zu stellen. Hierdurch können Biegemomente in der Stütze weitestgehendvermieden werden. Die Stütze(2) leitet die Kräftein das Stützenfundament (3)
2 zeigtden Querschnitt der Ausführungsvarianteaus 1 ohne Hochwasserzustand. Die Membran (1)wird dabei in der Rinne (4a) gelagert und ist dauerhaftund hinreichend wasserdicht mit dieser verbunden. Auch die Stützen (2)können vorOrt gelagert werden. Deckel (7) können z. B. eine befahrbareOberflächeerzeugen.
DieRinne (4a) kann z. B. aus vorgefertigten Betonteilen bestehen,welche vor Ort z. B. in Kies oder Beton versetzt worden sind.
3 zeigtdie Frontalansicht der Ausführungsvarianteaus 1. Die Spannungen aus der Membran (1)werden überbogenförmigeRandverstärkungen(6) zu den Masten (2) geleitet. Beispielhaft istauch der Anfang bzw. das Ende der Struktur dargestellt. Die Membranwird direkt übereinen Wandanschluss (10) an eine feststehende Wand (9) angeschlossen.Diese Verbindung kann dabei entweder der Querschnittsform der Membranannähernd folgenoder die Membran ist so ausgebildet, das sie z. B. einem geradlinigenWandanschluss folgt und dabei Teile der Membran direkt an der Wand(9) anliegen. Die Zugkräfteaus der Randverstärkung(6) müssenebenfalls von der Wand (9) aufgenommen werden.
4 zeigtdie Aufsicht auf die Ausführungsvarianteaus 1. Neben der Darstellung des Wandanschlusses (10)ist angezeigt, dass der Verlauf der Struktur nicht geradlinig seinmuss, sondern angepasst an die Uferlinie erfolgen kann. Auch Eckenvon z. B. 90° sindherstellbar (nicht dargestellt). Die Membran muss hierzu entsprechendkonfektioniert sein. In Ecken kann es vorkommen, das die resultierendeKraft aus den an der Stützeangreifenden Randverstärkungennicht vertikal ist, sondern großehorizontale Anteile aufweist. Hierfür muss entweder die Stütze entsprechendder Richtung der resultierenden Kraft gestellt werden oder entsprechend biegesteifausgeführtsein.
5 zeigtden Querschnitt einer Ausführungsvariantemit zwei Membranen (1a u. 1b). Beide Membranenkönnenan der gleichen oder an unterschiedlichen Stellen mit der bodenseitigenHalterung verbunden sein. Auch der Anschluss an die Masten (2)kann, muss jedoch nicht an der gleichen Stelle erfolgen. Die demGewässerzugewandte Membran (1a) wird erst im Falle eines Anprallsvon Treibgut oder bei Versagen der Membran (1b) aktiv.Die Membran (1a) könntejedoch auch z. B. als offenes Stahlseilnetz ausgebildet sein.
6 zeigtden Querschnitt einer Ausführungsvariantebei dem eine geringere Wasserhöhe alsdie maximale Wasserhöheanliegt. Hierdurch stellt sich eine andere, dem Wasserstand entsprechendeForm der Membran (1) ein. Ist der Mast (2) wiedargestellt beweglich, so stellt er sich automatisch in die resultierendeKraft aus der Membran bzw. der Randverstärkung. In der dargestelltenAusführungsvariantewurde ein Mast mit geringerem Durchmesser in eine einbetonierteHülse größeren Durchmessersgesteckt. Hierdurch ist der Mastfuß beweglich, wobei er jedochab einer bestimmten Neigung anschlägt und nicht weiter kippt.
7 zeigtden Querschnitt einer Ausführungsvariantebei der die Membran nicht vor Ort gelagert wird. Die bodenseitigeHalterung (4) kann dabei im Boden z. B. wie dargestelltmittels Schraubanker (13) verankert sein oder auch alsStreifenfundament ausgebildet sein. Die Membranverbindung (5) istin der dargestellten Ausführungsvarianteein Kederprofil, in das die Membran (1) schnell eingezogen werdenkann.
DieMasten (2) müssennicht zwangsweise ein Mastfundament (3) besitzen sondernkönnenlediglich auf den Untergrund aufgestellt werden. Dabei müssen sieallerdings übereine hinreichend große Aufstandsfläche verfügen um nichtumzukippen. Die exakte Positionierung der Stützen ist wichtig für eine richtigeAusbildung der Form der Membrane (1). Hierzu können Markierungenauf dem Untergrund hilfreich sein. Die Masten könnten z. B. auch als Dreibeineetc. ausgebildet sein.
8 zeigtden Querschnitt einer Ausführungsvariantedie keine dauerhaft vor Ort installierten Konstruktionen benötigt. DasSystem ist je nach Bedarf an verschiedenen Orten einsetzbar. Dabeiwird die bodenseitige Halterung lediglich durch Beschwerung desentsprechenden Membranrandes z. B. durch Sandsäcke (15) gebildet.Dabei sollte der aufliegenden Membranabschnitt (11) sogroß gestaltet sein,das die Membrankräftevollständig über Reibungzum Boden übertragenwerden, sobald ein darauf lastender Wasserdruck entstanden ist.Es genügenhierdurch nur wenige Sandsäcke(15) je laufenden Meter Stausystem. Die Mastfüße sindin der Darstellung besonders großflächig, da sie besonders standfestsein sollten um bei ungenauer Aufstellung, was Horizontallastenam oberen Stützenendezur Folge haben kann, das Umkippen zu vermeiden. Um eine höhere Standfestigkeitzu erreichen, kann auch ein Teil des Mastfußes unter den Auflagerbereichder Membran (11) reichen und der gegenüberliegende Teil z. B. mitSandsäckenbeschwert werden. An der Membran angebrachte Messstreifen, bzw.Schablonen aus textilem Gewebe könnendie Positionierung der Stützenerleichtern.
DerAnfang und das Ende der Stauwand kann z. B. gebildet werden, indemdie Membran auf einen Sandsackdamm gelegt und ebenfalls mit Sandsäcken beschwertwird. Auch die Verwendung von vorgefertigten Elementen, die einenfesten und dichten Anschluss der Membran erlauben und standsicheran unterschiedlichsten Orten aufgestellt werden können istmachbar.
9 zeigteine Ausführungsvariante,bei der die Membran bodenseitig an eine Spundwand (14)angeschlossen wurde. Spundwändewerden häufigzur Festigung von Dämmenoder Uferböschungeneingesetzt. Am oberen Ende dieser Spundwand (14) kann z.B. ein Kederprofil dauerhaft angebracht sein, in das bei Bedarfschnell eine Membran mit Keder eingezogen werden kann. Diese Erhöhung derStauhöheist sowohl bei mit dem Gelände bündigen Spundwänden (14)als auch bei aus dem Geländeherausragenden Spundwändenmöglich.
Vorteile der Erfindung:DieVorteile der Erfindung sind: – Ein gutesstatisches System der Stauanlage, welches weitestgehend statischungünstigeBiegemomente in den konstruktiven Elementen vermeidet und damiteine materialeffiziente und leichte Struktur ermöglicht. Der Gründungsaufwandist gering. Die zugbeanspruchte Membran ist sehr materialeffizient.– DerAufbau des Stausystems ist äußerst einfach,schnell und sicher von wenigen Personen zu bewerkstelligen. Durchdas statische Grundkonzept sind alle Teile sehr leicht und damitgut handhabbar.– GeringeHerstellungskosten durch Verwendung preiswerter Materialien welchegut vorgefertigt werden können.– Esentstehen keine Lagerkosten durch den möglichen Verbleib aller Elementevor Ort. Bei Ausführungsvariantenmit Lagerung der Elemente nicht direkt am Einsatzort ist der Platzbedarfgering und ein Transport aufgrund der geringen Masse und Volumenwenig aufwendig.– DasSystem verfügt über einehohe Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand
1Membran1ademWasser zugewandte Membran1bdemWasser abgewandte Membran2Stütze3Stützenfundament4bodenseitigeHalterung4aRinne5Membranverbindung6Randverstärkung7Deckel8Randverstärkung-Mast-Verbindung9Wand10Wandanschluss11aufliegenderMembranabschnitt12Gewässer13Schraubanker14Spundwand15Sandsack
本文链接： http://stevchem.immuno-online.com/view-696521.html
