Möglichkeiten der konstruktiven Gestaltung einer Frontverkleidung von geokunststoffbewehrten Erdkörpern (KBE) auf setzungsempfindlichem Baugrund

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Heini Brodbeck
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1 Möglichkeiten der konstruktiven Gestaltung einer Frontverkleidung von geokunststoffbewehrten Erdkörpern (KBE) auf setzungsempfindlichem Baugrund

2 Arten von Frontelementen bzw. -verkleidungen - Zur Gestaltung der Außenhaut gibt es eine Reihe von Möglichkeiten - Je nach Bauart kann die Außenhaut mit dem Bau der bewehrten Stützkonstruktion oder auch nachträglich errichtet werden Paneele Geschweißte Stahlgitter Hohlblocksteine Gabionen Spezielle Systeme, z.b. Muralex

3 Einordnung von Frontelementen EBGEO

4 Verformung6 je nach Frontausbildung DIN EN Art der Frontausbildung rel. Zusammendrückbarkeit Betonplatten Maßtoleranzen maximum rel. Setzung (längs) volle ± 25 mm 0,005 0,00 teilweise ± 25 mm 0,00560,010* 0,01 Betonblöcke ± 50 mm 0,005 0,00 Gabionenkörbe ± 100 mm 0,02 0,05 Stahldrahtgitter ± 100 mm 0,02 0,05 Polsterwand ± 100 mm 0,05 0,10 Steilböschung (α ~ 45 ) ± 200 mm 0,05 0, * Seitenverhältnis 1 : 1 4

5 Verformung6 je nach Frontausbildung Art der Frontausbildung rel. Zusammendrückbarkeit Betonplatten Ausbauchung maximum rel. Setzung (längs) volle ± 25 mm 0,005 0,00 teilweise ± 25 mm 0,00560,010* 0,01 Betonblöcke ± 50 mm 0,005 0,00 Gabionenkörbe ± 100 mm 0,02 0,05 Stahldrahtgitter ± 100 mm 0,02 0,05 Polsterwand ± 100 mm 0,05 0,10 Steilböschung (α ~ 45 ) ± 200 mm 0,05 0, * Seitenverhältnis 1 : 1 5

6 Nachweise und konstruktive Details Frontverkleidungen (auch Facing genannt) können in verschiedenen Konstruktionsformen und Materialien vorkommen. Eine gute konstruktive Durchbildung und die Abstimmung auf die verwendeten Baustoffe und die örtlichen Gegebenheiten ist Grundlage für ein standsicheres und gebrauchstaugliches Bauwerk. Komponenten einer Frontverkleidung: Frontelemente evtl. Kopplung zwischen den einzelnen Frontelementen Kopplung an bewehrten Erdkörper Füllboden Fundament Anforderungen: Ausreichende Beanspruchbarkeit Nachweisbare Kraftübertragung zwischen Frontelement und Bewehrungslagen Beständigkeit über die gesamte Nutzungsdauer Aufnahme von (Spannungen aus) Differenzsetzungen 6

7 Gründungskonzepte Flachgründung: Wirtschaftlich bei tragfähigem Baugrund Nachweis der Verträglichkeit von Setzungen bei weichem Untergrund Aufnahme der zulässigen Sohlspannungen (Grundbruch) nachweisen Flachgründung mit bewehrtem Gründungspolster: Erhöhung der Tragfähigkeit für begrenzte Schichtdicken Vergleichmäßigung von Setzungen Tiefgründung: Tragfähiger Untergrund erst in großer Tiefe Sofortige Belastbarkeit der Gründung Minimale Setzungen tragfähiger Untergrund

8 Gründungskonzepte Mögliche Auswirkungen der Vertikallasten: Setzungen des Baugrundes Mitnahme-Effekte auf Frontverkleidung Setzungsdifferenzen, Verkantungen starrer Frontelemente -> Risse, Abplatzungen, Bruch der Frontelemente usw. Mögliche Auswirkungen des Erddrucks: Ausbauchungen in der Front -> und damit Druckspannung auf Frontverkleidung -> Horizontalverschiebung der Frontelemente, Optische Beeinträchtigungen tragfähiger Untergrund

9 Gründungskonzepte Konstruktive Anforderungen: Nicht verformbare Frontausbildung: Nur geringfügige Setzungen zulässig Evtl. Entkopplung vom bewehrten Erdkörper Hoch belastbare, elastische Fugen Gewährleisten hoher Maßtoleranzen Verwendung von grobkörnigem Schüttmaterial Bedingt verformbare Frontelemente: Hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Setzungsunterschieden Verwendung auch von gemischtkörnigem Schüttmaterial möglich Verformbare Frontausbildung (Polsterwand): Große Aufnahmefähigkeit von Setzungsunterschieden Verwendung feinkörnigen Schüttmaterials -> Ausbauchungen möglich, Belastungsversuche -> Frontverkleidung als entkoppeltes System nach Abklingen der Setzungen montieren tragfähiger Untergrund

10 Prognose anhand emp. Nomogramme EBGEO: s h = 1%...2% x H d FHWA:

11 Prognose mit FEM

12 Belastungsversuch Polsterwand

13 Belastungsversuch Polsterwand Vorgeschichte Tests Nürnberg

14 Belastungsversuch Polsterwand Ungünstige Verhältnisse: Weiche nachgiebige Außenhaut ( Polsterwand ) D Pr = 95% (statt z.b. 100%)im obersten kritischen Bereich Etwaige Auflockerung im Frontbereich durch die vorangegangenen Versuche (hor Hin-Her-Belastung) Belastet mit einem schmalen 1,0 m Block (statt normalerweise 1,3 bis 1,5 m und mehr) Block nur 1,0 m von der Kante (gängig: 1,2 bis 1,5 m) Extreme Belastung bis mind. 600 kn/m² als Ziel (gängig: 120 bis 150 max 200 kn/m²)

15 Belastungsversuch Polsterwand Weggeber Frontseite Zwei Tests: Test 1: kn/m 2 Test 2: kn/m

16 Belastungsversuch Polsterwand Verschiebung Messpunkte Front Test

17 Ausführungsbeispiele Nicht verformbare Frontelemente

18 Blockwände; Breda, Riga, Barendrecht Spannungskonzentrationen bei Steifigkeitsunterschieden Übertragung von Schwindrissen Setzungsunterschiede durch ungleichmäßige Lasten

19 Flughafenerweiterung Charles de Gaulle Taxiway

20 Ausführungsbeispiele Bedingt verformbare Frontelemente

21 Gabionenwand, A7 Haseltalbach

22 Gabionenwand, A7 Haseltalbach Verlegen der Gitter im Ankergraben mit anschließendem Einbau des Füllbodens Herunterklappen des Stahlgitters zum Anschluß der Gabionen an den bewehrten Erdkörper Prinzip der Kopplung von Gabione und bewehrtem Erdkörper

23 Blockwand; Hafenanlage Störmthaler See Schaffung eines Freizeit-und Erholungsgebietes im Süden Leipzigs (vormals Tagebau Espenhain) Anlage eines Segelhafens Geokunststoff-Bewehrte Kaimauer und Aussichtsturm in Natursteinoptik

24 Blockwand; Hafenanlage Störmthaler See Blocksteinen Geogittern aus PVA Grobkörniges Füllmaterial -> (Drainage!) Modulares System bietet große Flexibilität in der Formgebung

25 Blockwand; Hafenanlage Störmthaler See Gesamtansicht Hafenbereich Bauzustand, Verlegen der Geogitter

26 Ausführungsbeispiele Verformbare Frontelemente

27 Begrünte Stützkonstruktion, Saarbahn Begrünung kurz nach Bauende ( ) Begrünung 6 Wochen später ( )

28 Begrünte Stützkonstruktion, Saarbahn Bauzustand

29 System Muralex, entkoppelte Frontverkleidung -Das System Muralex ist eine Frontverkleidung für steile, geogitterbewehrte Wände -Es besteht aus verzinkten Stahlgittern, die parallel zur KBE-Wand hochgeführt und über Anker im Erdkörper befestigt werden -Der Zwischenraum der Stahlgitter kann mit Schüttgut ähnlich wie bei Gabionenkörben verfüllt werden -Das System hat keine statische Wirkung und stellt nur die Frontverkleidung bzw. Außenhaut dar -Bei dem hier installierten System wurden mehrteilige Anker verwendet. Der erdseitige Teil der Anker wurde in die KBE eingebaut und die Gegenstücke über eine Schraubverbindung nach Fertigstellung der KBE angeschlossen. -Dieses Prinzip bietet sich bei der Verwendung von großformatigen Stahlgitterschalungen an

30 System Muralex, Modell Gestaltung durch Wahl unterschiedlicher Steinlagen

31 Neubau der Autobahn A74, Niederlande Brückenwiderlager mit Frontverkleidung, System Muralex Stellen der Großflächenschalung Einheben der Brückenüberbauten Vorbelasten der Widerlager (Konsolidation) Fertigstellung der Brücken inklusive Frontverkleidung

32 Neubau der Autobahn A74, Niederlande

33 Neubau der Autobahn A74, Niederlande

34 Neubau der Autobahn A74, Niederlande

35 Neubau der Autobahn A74, Niederlande

36 Brückenwiderlager Harderwijk, NL 2009 Fortrac R MP und T

37 Brückenwiderlager Harderwijk, NL 2009 Fortrac R MP und T

38 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

39 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

40 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

41 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

42 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

43 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

44 Müggenburger Hafenbahnbrücken, 2011 H = 3,60 m Fortrac 35 + Muralex TM

45 Firmensitz der HUESKER Synthetic GmbH, Gescher

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