INTERNATIONALER STÄNDIGER VERBAND

DER

SCHIFFAHRTS = KONGRESSE

II Küiress - StMsMrg -1908

II. Kongress - St-Peterslrarg -1908

II Küiress - StMsMrg -1908

II. Abteilung : Seeschiffahrt 3. Mitteilung

VERWENDUNG VON EISENBETON

BEI SEEBAUTEN

MF A zur Sicherung seiner Haltbarkeit

BERICHT

VON

A. N1KOLSKY

Ingenieur des Voies de communication

BRÜSSEL

BUCHDRUCKEREI DER ÖFFENTLICHEN ARBEITEN (GES. M. B. H.

169, me de Flandre, 169

H-

BiblioteKa politechniKi KraKowskiej

00000317153

Anwendung des Eisenbetons im Seebau¹ 2

In der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts ist die Ingenieurkunst um einen neuen Baustoff reicher geworden, den Eisenbeton. Da er den billigen Preis des Steines, die Nachgiebigkeit des Mörtels und die Widerstandsfähigkeit des Eisens in äusserst günstiger Weise in sich vereinigt, erfährt der bemerkenswerte Baustoff von Jahr zu Jahr neue Anwendungen. Während sie sich bisher auf verschiedentliche Ingenieur-Hochbauten beschränkten, fängt man seit einiger Zeit an, sich des Eisenbetons im Wasserbau mit Vorteil zu bedienen, wo bis jetzt ausschliesslich Holz und Stein vorherrschten.

Bei Behandlung der Frage der Anwendung des Eisenbetons im Hafenbau wollen wir folgende Fälle ausscheiden : Fussbö-den, Dächer und andere Teile der Speicherbauten, ebenfalls die Leuchttürme, da diese Bauten zu den Hochbauten zu rechnen sind. Echte Beispiele der Anwendung des Eisenbetons im Seebau sind vielmehr die, wo er als wesentlicher Teil auf-tritt ,bestimmt, dem Angriff der Stürme standzuhalten, oder wo er sich im Seewasser selbst befindet. Die hauptsächlichsten Verwendungsfälle des Eisenbetons sind folgende :

Eisenbeton-Pfähle und -Spundwände der Kaimauern, Platten oder ununterbrochene Bekleidungen (System de Muralt) zum Schutze der Aussenfläche gegen Ausspülung und endlich die wichtigste und neueste Anwendungsart, der Bau grosser Kasten, die mit Mauerwerk oder schwerem Material gefüllt werden und so gewaltige Blöcke bilden.

Indem aber der Eisenbeton in unmittelbare Berührung mit

dem Seewasser tritt, bekommt er es mit dem ärgsten Feinde der Seebauten zu tun, der zerstörenden Wirkung des Seewassers auf die Portlandzementmörtel.

Wenn auch die ausführliche Behandlung der letzten Frage für das Hafenbauwesen von hohem Wert ist, würde sie uns doch zu weit von unserem Thema ablenken. Wir wollen uns nur des allgemein anerkannten Satzes erinnern : alle Zementmörtel werden mehr oder minder rasch durch das Seewasser zerstört. Wer dieser Frage näher treten will, sei verwiesen u.a. auf den Bericht von Czarnomsky und Baykoff, der dem Kongress des internationalen Vereins für Materialprüfung, Brüssel 1906, erstattet ist. (Bericht über Verhalten des Zements in Seewasser.) Professor Baykoff setzt darin sehr eingehend die wahrscheinlich wechselseitige Einwirkung von Seewasser und Zement auseinander und die Ursache für dessen Zerstörung.

Im letzten Jahr hat sich in Russland auf Anregung des Bureaus des Kongresses russischer Ingenieure und Zementfabrikanten eine Kommission gebildet zur Erforschung der Einwirkung des Seewassers auf Zement. Diese Kommission hat beschlossen, eine Versuchsreihe anzustellen mit Mörteln aus Zement unter Zusatz von Puzzolan. Es ist nicht vorauszusagen, ob die gehegten Erwartungen sich verwirklichen werden und ob es möglich sein wird, durch Puzzolanzusatz die Bindekraft der Zemente zu erhöhen, ohne ihre anderen baulichen Eigenschaften zu vermindern. Deshalb wollen wir für die Folge bei der einen gegenwärtig zulässigen Meinung bleiben : Die Zersetzung der Zemente im Seewasser ist unvermeidlich, wenn sie auch durch Anwendung gewisser Mittel verringert werden kann.

Man muss daher für die Lebensdauer des Eisenbetons, sobald er im Seewasser verwendet wird, die ernstesten Befürchtungen hegen. Wenn schon massive Betonblöcke trotz ihrer riesigen Abmessungen durch das Seewasser unfehlbar zerstört werden, so dass sie nicht einmal mehr Belastungen von ihrem eigenen Gewicht aushalten können, welche Widerstandsfähigkeit darf man dann von Eisenbetonbauten erwarten, deren Stärke nur einige Dezimeter beträgt und bei denen der wesentliche Konstruktionsteil, die Eisenarmierung, kaum einige Zentimeter unter der Aussenfläche liegt? Ohne Zweifel wird nach wenigen Jahren der das Eisen umhüllende Mörtel angegriffen und das Eisen der zerfressenden Wirkung des Seewassers ausgesetzt

sein, das äusserst rasch die gänzliche Zerstörung des Bauwerkes bewirken wird.

Es sei hierbei noch bemerkt, dass nach der deutschen Anschauung die Beanspruchung des Eisenbetons auf Biegung, obwohl sie bis jetzt wenig erforscht ist, derart angenommen wird, dass sich in der Zugzone des Betons von Anfang an Risse bilden und dass die Zugkräfte einzig und allein von der Eiseneinlage aufgenommen werden. Man möchte daher befürchten, dass die Eisenbetonbauten sogar weniger widerstandsfähig gegen die Einwirkung des Seewassers sind als gewöhnliche massive Blöcke.

Ohne Zweifel werden die unleugbaren Vorzüge des Eisenbetons dazu anregen, neue Mittel zu suchen, um seine Lebensdauer zu verlängern. Indessen ist es meines Erachtens wenig wahrscheinlich, dass man zu einem Ergebnis gelangt, das speziell für die Eisenbetonbauten gilt; die Frage wird zusammen mit der allgemeineren gelöst werden : Zusammensetzung der Zemente, um sie gegen Seewasser widerstandsfähiger zu machen. Massnahmen der Ausführung wie sorgfältige Arbeit oder Steinverblendung an der Wasserseite (vorgeschlagen für massive Betonblöcke, um ihre dem Angriff des Seewassers ausgesetzte Aussenfläche zu vermindern), lassen sich nicht auf Eisenbeton an wenden. Die Ausführung der Eisenbetonbauten geschieht immer sehr sorgfältig, die Steinverblendung kann nicht inbetracht kommen wegen der geringen Wandstärke und wegen der Eiseneinlage.

Diese Betrachtungen erweisen zur Genüge, dass der Eisenbeton als ein selbstständiger Bauteil von langer Dauer im Seebau nicht angewendet werden kann ; es wäre indessen falsch, ganz auf seine Anwendung zu verzichten, aus dem einzigen Grunde, weil die Dauer seiner nutzbaren Anwendung nur wenige Jahre beträgt. Gerade mit Rücksicht auf diesen Gesichtspunkt wollen wir diese interessanteste Anwendung des Eisenbetons betrachten : den Bau von Kästen zur Herstellung grosser Blöcke.

Das Bestreben, die Abmessungen der massiven Blöcke, aus denen die Seeschutzbauten bestehen, immer mehr zu vergrös-sern, um sie gegen Verschiebung durch den Anprall der Wellen möglichst zu sichern, hat die Ingenieure dazu geführt, die Blöcke an ihrem Standorte selbst herzustellen und dies in der Absicht, Hilfsmaschinen zum Versetzen entbehren zu können, die teuer sind und oft nicht mehr verwendet werden können, sobald der Bau fertig ist. Die Anwendung beweglicher Caissons, wie sie zum Bau von Dämmen in La Pallice angewandt wurden, die eine volle Gewähr für eine sehr sorgfältige Arbeitsausführung bietet, ist immerhin teuer genug und setzt überdies ein verhältnismässig ruhiges Wasser voraus, um gegen Unfälle sicher zu sein, eine Voraussetzung wie sie auf der Reede des von Inseln geschützten Hafens von La Rochelle zutraf i Man muss sich also eines anderen Verfahrens bedienen und ist dazu übergegangen, zur Herstellung der riesigen Blöcke schwimmfähige Kasten zu benutzen, die gewissermassen eine Schutzhülle bilden, innerhalb deren der Block als einheitlicher Körper hergestellt wird.

Der erste Ausführungsversuch dieser Art wurde bekanntlich in Madras gemacht, wo für die. Gründung der Molen runde eiserne Caissons angewandt wurden von 12,80 m Durchmesser und 16 m Höhe ; sie wurden in 2 Stufen mit Beton gefüllt: zuerst stellte man einen Betonblock her, in dem 7 cylindrische Schächte ausgespart wurden, um den Kasten schwimmfähig zu erhalten, dann brachte man ihn schwimmend an seinen Platz und betonierte die Schächte im Trockenen aus.

Später hat man in Bilbao beim Molenbau riesige Blöcke im Schutze eines eisernen Kastens von 13m x 7 m Grundfläche und 7 m Höhe hergestellt. Nachdem man dem Boden eine 1,50 m starke Betonsohle und den Wänden zur Versteifung eine Betonverkleidung gegeben hatte, brachte man die Kästen an den Platz, wo sie zu versenken waren. Bei Niedrigwasser versetzte man in jeden Kasten 12 Blöcke von 4 m x 3 m x 2,50 m und betonierte beim nächsten Niedrigwasser die Zwischenräume aus. Beim Vergleich der Masse des Kastens mit denen der Blöcke ersieht man, dass die Zwischenräume sehr klein waren.

Bei der beachtenswerten Anwendung riesiger Blöcke beim Dammbau in Heyst-Zeebrugge waren die Masse der Kästen und die Art ihrer Ausfüllung andere. Die Kästen hatten rechteckigen Grundriss von 25 m x 7,50 — 9 m bei einer Höhe von 9 m. Die Wände aus schwachem Blech (3 mm) waren durch einbetonierte Konsolgitterträger versteift. Zwischen den Konsolen waren die Wände ebenfalls mit Beton bekleidet. An 2 Stellen (9 m von den Stirnwänden) wurden die Längswände durch Betonquerwände von 0,60 m mittlerer Stärke verbunden. Der Boden wurde mit umgekehrten Betongewölben von 0,50 m

Scheitelstärke versehen. So zerfiel der ganze Kasten in 3 Teile, die äusseren von 9 m, der mittlere von 6 m Länge. Anstatt einzelne Blöcke einzubringen, wie in Bilbao, deren Verbindung untereinander wie mit den Wänden stets unsicher bleibt, hat man in Heyst vorgezogen, die Kästen mit einer einzigen Betonschüttung zu füllen, und zwar unter Wasser, nach Versenkung der Kästen.

Ein weiterer Fortschritt dieser Gründungsart ist die Anwendung schwimmender Kästen aus Eisenbeton. Hierher gehören die Bauten in Barcelona und die in einigen russischen Häfen, wie z. B. der Dammbau im Hafen von Touapse (an der kaukasischen Küste des Schwarzen Meeres, ungefähr 100 km südlich von Novorossiisk).

Die Versuchskästen in Barcelona hatten bescheidene Abmessungen gegenüber den in den anderen vorher genannten Häfen ausgeführten : 12 — 14 m x 6 m Grundriss bei 7 m Höhe. Die Aussenwände hatten oben 0,20 m, unten 0,45 m Stärke, der Boden 0',30 m. Der Kasten war durch Querwände in 2 m Abstand versteift, ebenfalls aus Eisenbeton von oben 0,10 m und unten 0,20 m Stärke. Die Räume an den Stirnseiten waren noch einmal geteilt, sodass je 2 kleine Zellen in Gestalt runder Schächte entstanden.

Ausführliches über den Damm im Hafen von Touapse, der jetzt gebaut wird, wird im Kongress durch die bauleitenden Ingenieure veröffentlicht werden. Deshalb soll hier nur allgemein und so weit für unser Thema erforderlich ist, davon die Rede sein.

Man plant in Touapse den Bau eines grossen Hafens für Getreideausfuhr. Die Arbeiten umfassen Baggerungen an der Küste und den Schutz der Einfahrt durch einen langen Damm parallel der Küste. Dieser Damm wird eine ruhige Reede schaffen, wo die Schiffe die Einfahrt in den Hafen abwarten können. Den jetzigen, kleinen Hafen will man zu einem Hafen für die Küstenschiffahrt umgestalten. Nach dem Bauplan soll der grosse Damm aus riesigen Blöcken gebildet werden, die an ihrem Platz in auf dem Lande gebauten Eisenbetonkästen hergestellt werden. Da diese Bauweise noch verhältnismässig neu und zu wenig erprobt ist, hat man sich entschieden, sie an einem kleineren Anschlussdamm zu versuchen, der den bestehenden Hafen gegen die Nordwestströmung zu schützen soll. Dieser Damm wird 420 m lang; seine Kosten betragen 1 Million Franken.

Entsprechend der Wassertiefe, die zwischen 0 und 8 m wechselt, haben die Kästen verschiedene Abmessungen; die grössten sind 17 m x 6,40 m Grundfläche und 6,50 m Höhe (d. i. 1 m über Wasserspiegel). Der Meeresgrund wird durch Steinschüttungen von mindestens 1,50 m Höhe abgeglichen. Jeder Kasten wird in 21 Zellen zerlegt durch 2 Längs- und 6 Querwände aus Eisenbeton. Die Längswände haben 2,40 m Abstand, sodass die äusseren Zellen 2 m, die mittleren 2,40 m weit sind. Die Scheidewände reichen bis zum oberen Kastenrand. Die Wandstärke der Aussenwände ist oben 0,10 m, unten 0,23 m, die der Zwischenwände 0,08 m,die der Sohle 0,20 m.

Nachdem der Kasten an seinen Platz gebracht sein wird, sollen die äusseren Zellen nach Ausschöpfung mit Beton, die inneren mit Steinschlag gefüllt werden.

Dies ist die allmählige Entwickelung im Bau der Kästen, deren sich die modernen Ingenieure zum Bau kolossaler Blöcke bedienen. Das Streben den Bau der Kästen zu vereinfachen und ihre Kosten zu verringern,hat zu einem neuen Typ geführt, der jetzt in Touapse angewandt wird, wo für den Bau die äus-serste Sparsamkeit geboten ist. Zu gleicher Zeit wandte sich die Ansicht der Konstrukteure dahin, die Kästen als solche anzuwenden. Diese Bauweise, in Madras angewandt, verfolgte den Zweck, die riesigen Blöcke für die Gründung der Dämme schwimmfähig zu machen ; die eiserne Hülle des Kastens wurde, soweit diese Bedingung es zuliess, ausbetoniert, so dass später nur noch der leer gelassene Raum auszufüllen war, nachdem der Block zum grössten Teile vorher fertig war, während bei der letzten Bauweise (Touapse) die Kästen als eine unabhängige Konstruktion betrachtet wurden, die den wichtigsten und allein widerstandsfähigen Teil der Blöcke bildet. Man sieht das deutliche Bestreben, die Füllung der Kasten als einfachen Ballast zu behandeln. Deshalb werden nur die äusseren Zellen mit Beton gefüllt, der vielleicht an den Wänden des Kastens anbinden wird, während in die mittleren Zellen Steinschlag geschüttet wird. Der Zusammenhang des Blocks ist nur durch die 0,08 m starken Querwände gesichert.

Erinnern wir uns indessen an die Gefahr, die die zerstörende Wirkung des Seewassers für Eisenbetonbauten bildet, so erscheint uns die Zukunft und die wahrscheinliche Lebensdauer der in Touapse gebauten Blöcke in einem ganz anderen Lichte als dem Urheber des Bauplanes ; unglücklicherweise bestärkt

uns alles darin, dass eine völlige Zerstörung die Bauten in Touapse in nicht zu ferner Zeit bedroht. Es ist ausser Zweifel, dass die Zerstörung an der Seeseite eintreten wird, wo die Wirkung des Wassers am stärksten ist ; da wird sie noch nicht am gefährlichsten sein, weil nach Zerfall der Aussenwände das Wasser auf den festen Betonkörper stösst. Die Hauptgefahr wird eintreten, wenn durch die stetige, kaum merkbare Wirkung des Wassers die inneren Längswände geschwächt und die Eiseneinlage zerfressen sein wird ; dann werden nämlich, wenn bei einem Sturme die inneren Wände ihre volle Widerstandskraft entfalten sollen, die Blöcke zerreissen und einstürzen.

Ungerecht wäre es, von den in Touapse gemachten Fehlern ausgehend, den Eisenbeton zum Bau schwimmfähiger Kästen für gänzlich ungeeignet zu erklären. Das Bestreben, den Bau möglichst zu verbilligen, hat die Ingenieure auf den falschen Gedanken gebracht, den Eisenbetonkasten als den widerstandsfähigen Teil zu betrachten. Nicht der Eisenbeton, sondern seine unrichtige Anwendung ist also die Ursache für die Zerstörung des Bauwerkes.

Wenn die geringen Abmessungen der Eisenbetonbauten, die doch ihre Hauptvorzüge sind, nicht zulassen, sie als dauernde Teile der Seebauten zu verwenden, schliessen sie doch nicht die Möglichkeit aus, seine kostbaren Eigenschaften für den Bau einstweiliger Teile auszunützen, ihn als Schutzwand zu verwenden, innerhalb deren der Block hergestellt wird. Die hohe Widerstandsfähigkeit des Eisenbetons gestattet, allen Teilen des Kastens derartig kleine Abmessungen zu geben, dass er leicht hergestellt und zu Wasser gebracht werden kann.

Unter diesen Bedingungen darf man die Anwendung des Eisenbetons zum Bau grosser Blöcke als einen Fortschritt der Bauausführung betrachten, um seine Billigkeit und die Schnelligkeit auszunützen, mit der er grosse Blöcke zu bauen gestattet. Ist indessen der Block fertig und erhärtet, so hat der Eisenbeton seine Rolle als Schutzwand ausgespielt. Auf einen Schutz des Blockes durch die Eisenbetondecke darf man nicht mehr rechnen, da sie nach einigen Jahren zerstört sein wird und der Block selbst der zerstörenden Wirkung des Seewassers standhalten muss.

Diese Ueberlegung veranlasst uns, dem inneren Ausbau des Blocks die grösste Sorgfalt zuzuwenden. Die Bauweise, wie man sie in Touapse anwandte, indem man dem Eisenbeton eine

lange Lebensdauer zumutete, ist zu verwerfen. Der Körper des Blocks selbst ist vielmehr so zu bauen, als ob der schützende Kasten überhaupt nicht da wäre und der Block selbst das eigentliche Bauwerk wäre, das dem Angriff der See ausgesetzt ist. Prüft man von diesem Gesichtspunkte aus die eben angeführten Systeme, so sieht man, dass die Anwendung der Zwischenwände zum Teil verhängnisvoll ist. Wenn auch alle Zellen ausbetoniert werden, ein einheitlicher, zusammenhängender Block entsteht doch nicht, da man auf ein inniges Anbinden des eingebrachten Betons an die Wände nicht rechnen kann, selbst wenn im Trockenen betoniert wird. Kurze Zeit dem Luftzutritt ausgesetzt, überziehen sich die Wände an ihrer Oberfläche mit einer dünnen Staub- und Salzschicht infolge Durchsickerns des Wassers ; diese Schicht verhindert ein festes Anbinden des später eingebrachten Mauerwerks. Infolgedessen wird der Block wie durch unsichtbare Schnittern die das Wasser schneller als an anderen Stellen eindringen wird, zerteilt und so weniger widerstandsfähig sein. Deshalb muss man die inneren Wände nach Möglichkeit beschränken, besonders die Längswände, denn durch sie wird der Block der Länge nach zerfallen und seine Standfähigkeit verlieren.

Es wäre sehr zu wünschen, dass es möglich wäre, einen schwimmfähigen Kasten ohne alle Zwischenwände zu bauen, so dass die spätere Füllung einen einzigen Körper bildet. Eine solche Konstruktion ist indessen unausführbar, weil die Abmessungen der Aussenwände, die nicht mehr durch Zwischenwände versteift werden, zu ungünstig werden. Die zweckmässigste Lösung liegt zwischen den beiden Extremen, dem Kasten ohne Zwischenwände und dem, der durch solche in Zellen von 2 m Weite geteilt ist (Touapse). Hierzu muss man die Zwischenwände so weit als möglich beschränken. Zunächst sind die Längswände ganz weg zu lassen, denn durch sie tritt der gefährlichste Fall ein, die Teilung des Blockes. Dafür kann man die Stirnwände des Kastens verstärken, indem man unten Strebefeiler einbaut, wie in Barcelona, oder sie in der Mitte gegen die Längswände abstützt. Querwände sind in möglichst grossem Abstande einzubauen, doch darf man nicht über 2 m hinausgehen, um vorteilhafte Abmessungen zu erhalten. Ihre Höhe ist so gering als möglich anzunehmen.

Soweit es die konstruktiven Bedingungen zulassen, soll man statt der festen Querwände bewegliche Steifen vorziehen (aus

Eisenbeton, Eisen oder Holz, je nach dem aufzunehmenden Druck). Die Anwendung solcher beweglichen Versteifungen dürfte keine Schwierigkeiten bereiten,weil sie sofort nach ihrer Herausnahme durch Mauerwerk ersetzt werden, das schnell erhärtet und die Wände gegen Druck genügend stützt. Bei welcher Höhe kann man die Wände aufhören lassen und durch Riegel ersetzen ? Die Beantwortung dieser Frage richtet sich ganz nach den Abmessungen des Kastens, nach der Wassertiefe, Wichtigkeit des Baues und den besonderen Umständen der Bauausführung. Bei Anwendung dieser Kastenkonstruktion wird der entstehende Block im oberen Teile von ungefähr 4 m Höhe einen einzigen Balken bilden von der angestrebten Festigkeit; der untere Teil bildet eine Reihe von Pfeilern, die nur durch die dünnen Eisenbetonwände getrennt sind. Es wird also der Gesamtquerschnitt der Pfeiler fast dem des Blockes gleichkommen. Das wichtigste ist aber dabei, dass die Pfeiler mit dem über ihnen liegenden Balken ein Ganzes bilden.

Das beiliegende Blatt zeigt die Schwimmkästen von Heyst, Barcelona und Touapse und die Bauart, die den aufgestellten Bedingungen entspricht.

Unleugbar bildet die Zerlegung des Kastens in einzelne Zellen einen gewissen Vorteil für die Arbeitsausführung, da ein solcher Kasten durch Einlassen von Wasser an seinem Platz sicher festgehalten werden kann. Die Zellen können dann einzeln ausgeschöpft und ausbetoniert werden. Für Kästen ohne Zwischenwände ist Wasserballast ausgeschlossen, wenn sie im Trockenen ausbetoniert werden sollen. Man muss dann besondere Mittel anwenden, um den Kasten zum Aufsitzen zu bringen, damit er dann auf einmal ohne Unterbrechung mit Beton gefüllt werden kann.

Es würde unangebracht sein, auf Grund einiger Schwierigkeiten eine Bauweise zu verwerfen, die nach anderen Angaben die bei weitem vollkommenste ist.

SCHLUSS

Mit Rücksicht darauf, dass die Zementmörtel durch Seewasser unfehlbar zerstört werden, kann im Seebau der Eisenbeton für unter Wasser liegende Bauwerke nur dann angewandt werden, wenn sie nicht von langer Dauer sein sollen.

Es sind daher die Eisenbetonkästen zur Herstellung grosser Blöcke nur als ein Hilfsmittel der Arbeitsausführung anzusehen, und der Block selbst ist so zu bauen als ob der Eisenbetonkasten nicht da wäre.

Petersburg, im März 1907.

Alexander Nikolsky.

INTERNATIONALER STÄNDIGER VERBAND

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¹

Die Frage der Anwendung des Eisenbetons im Seebau in Russland ist zum Teil in der Veröffentlichung von Vosnessenski über Anwendung des Eisenbetons

²

m Wasserbau angeschnitten worden ; die Schrift, die den Eisenbeton von einem allgemeinen Standpunkte aus behandelt, ist unter die Veröffentlichungen der ersten Sektion eingereiht worden. (Binnenschiffahrt.)

II. Kongress - St-Peterslrarg -1908

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