Posten 5: Bau einer Staumauer Lehrerinformation

Transkript

1 Lehrerinformation 1/5 Arbeitsauftrag Ziel Die Sch recherchieren und forschen nach Bild- und Textmaterial zum Thema Staumauer. Sie versuchen diese Informationen in eine Skizze zu übertragen, welche anschliessend hilft aus Karton und Pappmaché eine Staumauer zu bauen. Für die Lehrperson besteht ein Informationstext zu den verschiedenen Konstruktionsweisen von Staumauern. Die Sch sind in der Lage, anhand von eigenen Überlegungen und Nachforschungen die Konstruktionsweise einer Staumauer nachzuvollziehen und diese im Kleinen nachzubauen. Material Informationstext für die Lehrperson Computer (Internet-Access) Karton/Papier/Scheren/Fischkleister/Farbe und Pinsel etc. Sozialform Gruppenarbeit Zeit ca. 90 Zusätzliche Informationen: Je nach Situation kann die Staumauer auch an einem nahen Bach nachgebaut werden. Wichtig ist jedoch, dass nicht einfach nur gestaut wird, sondern dass versucht wird, die Konstruktionsweise von realen Staumauern nachzuvollziehen. Viele weitere Informationen zu Staumauern und Talsperren in der Schweiz:

2 2/5 Information Rund 31,6 % der Kraftwerke, die in der Schweiz Strom produzieren, sind sogenannte Speicherkraftwerke. Es handelt sich also um Kraftwerke, die Wasser speichern, dieses bei Bedarf freilassen und über eine Turbine und einen Generator natürlichen und CO 2 -freien Strom produzieren. Das Imposanteste an einem Speicherkraftwerk sind die grossen Staumauern. Diese sieht man häufig, wenn man auf einer Bergwanderung ist oder mit dem Auto oder der Bahn über einen Pass fährt. Die Staumauern thronen gewaltig zwischen zwei Bergflanken. Deshalb nennt man sie auch Talsperren! Diese gewaltigen Bauwerke sind Meisterwerke der Ingenieurs- und Baukunst. Wie bringt man es nur fertig, Tonnen von Wasser festzuhalten? Aufgabe 1. Suche im Internet und in Büchern nach Informationen zu Staumauern. Finde heraus, wie diese gebaut sind und was die Bauspezialisten beim Bau der Talsperren beachten müssen. 2. Skizziere (zeichne) die wichtigsten Informationen zum Bau einer Staumauer auf das dafür vorgesehene Blatt. 3. Konstruiere mit deiner Gruppe mit Karton und Papier eine Staumauer. Versucht, die wichtigsten Elemente der Staumauer mit der Konstruktion aufzuzeigen. Zeit ca. 90 Minuten Material: Karton Papier Schere, Leim, Farben Fischkleister/Leim

3 3/5 Informationstext für die Lehrperson Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Gewichtsstaumauern, Bogenstaumauern und Pfeilerstaumauern. Gewichtsstaumauer Gewichtsstaumauern sind stabile Betonstrukturen, die eine dreieckige Grundform besitzen. Ihr Eigengewicht reicht aus, um den Kräften des Wasserdrucks Widerstand zu leisten. Sie können jedoch auch durch Abstützungen in die Talflanken zusätzlich verstärkt werden. Sie besitzen die grösste Beständigkeit und benötigen den geringsten Wartungsaufwand aller Staumauertypen (siehe Abb. 4). Die maximale Höhe der Gewichtsstaumauern ergibt sich aus der Stabilität des Fundaments. Bei einer Höhe von über 20 Metern muss die Staumauer auf einem Felsbett errichtet werden, da sie sich durch ihr hohes Eigengewicht sonst absenken würde. Die Stabilität hängt also massgeblich vom Eigengewicht ab. Ein Beispiel für eine Gewichtsstaumauer ist die 1961 fertiggestellte Talsperre Grande Dixence. Sie ist mit 284 Metern Höhe die höchste europäische Talsperre, hat eine Länge von 700 Metern und ist auf einem stabilen Felsfundament errichtet. Bogenstaumauer Die Bogenstaumauern, auch Kuppel- oder Gewölbestaumauern genannt, übertragen den Wasserdruck durch die Bogenwirkung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung auf Talflanken. Diese Bauweise ist für hohe Talsperren, jedoch nur bei engen Talquerschnitten und stabilen Talflanken sinnvoll. Eine Kombination aus Bogenstaumauer (im Mittelteil) und Gewichtsstaumauer (im Randbereich) nennt man Bogengewichtsstaumauer. Zu den höchsten Bogenstaumauern der Welt zählt die Inguri-Talsperre am Inguri in Georgien. Die Mauer hat eine Höhe von 272 Metern. Die weltweit höchste ist die Rogun-Talsperre mit 335 Metern Höhe in Tadschikistan. Pfeilerstaumauer Bei den Pfeilerstaumauern unterscheidet man Pfeilerplattenstaumauern (eben) und Pfeilergewölbestaumauern (gekrümmt). Je nach Art des Untergrundes und der Höhe des Wasserdrucks werden als Zwischenräume flache oder gewölbte Betonsegmente eingesetzt. Diese Pfeiler in der Mauer leiten den Druck der Wassermassen in den Untergrund. Hierdurch werden erhebliche Mengen an Beton eingespart. Jedoch werden diese Einsparungen durch hohe Kosten für komplizierte Betonformen und Einbringen der Stahlverstärkungen wieder ausgeglichen. Dieser Staumauertyp wird zumeist errichtet, wenn der Untergrund nicht stabil genug für einen Gewichtsstaumauer ist. Ein Beispiel in der Schweiz: Lucendro-Staumauer Quelle: Fachabteilung für Hydrologie und Wasserwirtschaft, Christian-Albrechts-Universität Kiel Seminar Wasserwirtschaft, Referent: Jakob Wanke

4 4/5 Notizblatt Diese Informationen habe ich gefunden: So sehen die Bauweisen der verschiedenen Staudämme aus: Gewichtsstaumauer Bogenstaumauer Pfeilerstaumauer Das ist beim Bau einer Staumauer zu beachten: Wir möchten die folgende Staumauerart konstruieren: So konstruieren wir unsere Staumauer:

5 Lösung 5/5 Lösungsblatt Notizblatt Diese Informationen habe ich gefunden: So sehen die Bauweisen der verschiedenen Staudämme aus: Gewichtsstaumauer Bogenstaumauer Pfeilerstaumauer Das ist beim Bau einer Staumauer zu beachten: Die Staumauer muss auf möglich festem Untergrund gebaut werden und wird mit Zähnen fest im Untergrund verankert. Die Talsperren werden meist in den Bergen gebaut, da dort einerseits das Schmelzwasser der Gletscher und der Schneegebiete vorhanden ist, andererseits die Berge und die Talflanken optimal für den Bau der Talsperren geeignet sind. Zudem muss grosses Gefälle bestehen, sodass das gesammelte Wasser mit grosse Kraft und Geschwindigkeit auf die Turbinen im Tal geleitet werden kann.