bewehrte Erde

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Einführung in die bewehrte Erde

Unter der Bezeichnung bewehrte Erde versteht man einen Verbundstoff, der die Widerstandskräfte zweier unterschiedlicher Materialienvereinigt, des Bodens und des Geokunststoffes für die Bewehrung, so dass auf synergetische Weise die Gesamteigenschaften der zusammen eingesetzten Materialien verbessert werden können. Besonders die geotechnischen Eigenschaften des Bodens (Druckfestigkeit und Scherfestigkeit) werden durch die Kombination mit den Geokunststoffen, Kunststoffmaterialien mit hoher Zugfestigkeit, verbessert. Damit ist es möglich Böschungen und stabile Ufer mit sehr hohen Neigungswinkeln und kleineren Querprofilen herzustellen und dabei gleichzeitig Raum und Aushubmaterial zu sparen.

Das System besteht aus drei Elementen: die Bewehrungs-Geogitter, das Füllmaterial und die Frontseiten-Elemente. Die bewehrten Erden mit grasbewachsener Verblendung sind ein gutes Alternativsystem zu Stahlbeton, besonders wenn die Umweltauswirkungen von Werken mit zyklopischen Ausmaßen sorgfältig abgeschätzt werden müssen.

Das Bewehrungselement

Das patentierte System TENAX RIVEL ist eine hochentwickelte Technologie der bewehrten Erde, bei der das Kunststoffbewehrungselement aus einem einaxial gestreckten Geogitter aus HDPE (Polyäthylen mit hoher Dichte) aus der Serie TENAX TT SAMP besteht und sich durch sehr geringe bzw. keinerlei Auswirkungen auf die Umwelt auszeichnet. Sie sind vom ITC-CNR (ital. Institut für Bautechnologie –  ital. nationaler Forschungsrat) für die Herstellung steiler bewehrter Abhänge mit Neigungswinkeln bis 85° zertifiziert.

LANGZEIT- BESTÄNDIGKEIT:

Die Geogitter TENAX TT SAMP sind für mehr als 10 Jahren bei unterschiedlichen Temperaturen Dehnungs-Dauertests ausgesetzt worden. Aus den Testergebnissen, die aus Stunden(120 Jahren) extrapoliert wurden, kann eine Langzeit-Beständigkeit von über 40%der Spitzen-Festigkeit berechnet werden. Die Langzeit-Beständigkeit der einzelnen im Handel erhältlichen Geogitter kann anhand einer allgemeinen Testmethode verglichen werden, die das Verhalten der Geogitter, und nicht ihrer Komponenten, darstellt. So leiten zum Beispiel Dauertests an der Fasern der gewebten Geogitter in die Irre: der Wert für die Langzeit-Beständigkeit von 60% der Zugfestigkeit bezieht sich auf die Faser, aus dem das gewebte Geogitterbesteht, Wenn der Boden, speziell bei Bruchschotter, auf den Geogittern ausgebreitet und verdichtet wird, können die Geogitter durch den Druck und die Abschürfung durch das Zuschlagmaterial beschädigt werden. Ausführliche Testprogramme, die durchgeführt wurden, um die Rest-Zugfestigkeit unterschiedlicher Geokunststoffe zu bewerten, die im Labor und untertatsächlichen Einsatzbedingungen einem Beschädigungs- Verfahren ausgesetzt waren, haben gezeigt, dass das Verhalten von extrudierten Geogittern und gewebten Geogittern vollständig unterschiedlich ist. Das Produktionsverfahren für die extrudierten TENAX-Geogitter ermöglicht die Herstellung eines Produktes mit Elementen (Längs- und Querelementen), die eine Kontinuität der Molekülketten an der gesamten monolithischen Struktur des Geogitters garantieren. Diese Struktur ist weniger empfindlich für Scherkräfte sowie Abrieb während der tatsächliche Wert 40% des Spitzenwertes entspricht.

KNOTENFESTIGKEIT:

Die Knotenfestigkeit ist ein grundlegender Parameter zur Bewertung des für das Geogitter vorgesehenen seitlichen Einschließens des Bodens und des Kriechverhalten des Geogitters aus dem Boden. Außerdem erhält die Knotenfestigkeit auch jedes mal dann eine strukturelle Bedeutung, wenn eine Längsverbindung zwischen zwei Geogitter-Teilen (Bodkin)hergestellt werden soll, da diese die Kraftübertragung zwischen den einzelnen Teilen und den einzelnen Fasern ermöglichen muss. Da die Geogitter anhand ihrer Langzeit- Beständigkeit entwickelt werden, werden sie nie Kräften ausgesetzt, die größer als die Langzeit-Beständigkeit sind. Daher wäre ein rationaler Annäherungsversuch an die Spezifikationen, dass die Knotenfestigkeit mindestens1.50 x Langzeit-Beständigkeit sein müsste, so wie es bei den Geogittern TENAXTT SAMP der Fall ist. Wenn dieses Verhältnis erfüllt ist, braucht kein weiterer Sicherheits-Koeffizient für die Knotenfestigkeit angewandt zu werden. Die Knotenfestigkeit unterscheidet die extrudierten

Geogitter erheblich von den gewebten oder verschweißten Geogittern, bei denen die Zugfestigkeit an den Verbindungen maximal 20% des Spitzenwertes entspricht.

CHEMISCHE BESTÄNDIGKEIT:

Chemisch aggressive Umgebungen können das Langzeitverhalten der Geogitter, je nach Zusammensetzung ihrer Polymerverbindungen, beeinflussen. Das HDPE (Polyäthylen mit hoher Dichte) ist das reaktionsträgste Polymer und daher widerstandsfähiger gegen chemisch aggressive Mittel. In den USA gemäß den EPA-Standrads 9090ausgeführte Tests an den Geogittern TENAX TT SAMP bescheinigen, dass diese keine chemischen Angriffe durch normalerweise im Boden enthaltene Stoffe, oder sogar in besonders aggressiven Umgebungen, fürchten (z. B. in einer kontrollierten Mülldeponie für feste Siedlungsabfälle). Für die chemische Beständigkeit braucht kein Sicherheits-Koeffizient für die HDPE- Geogitter TENAX TT SAMP angewendet zu werden. Ist PET hingegen für 20 Monate einer Umgebung mit einem PH-Wert=9 ausgesetzt, kann eine Beständigkeitsverlust von 9%verzeichnet werden (innerhalb eines vergleichbaren Zeitraums verursacht die Hydrolyse sogar in sauberem Wasser einen Beständigkeitsverlust von 3%). Für PET- Materialien (Geokunststoffe oder gewebte Geogitter) ohne geeignete Zertifizierung, die die Beständigkeit garantieren, empfiehlt die FHWA(amerikanische Bundesautobahnbehörde) die Anwendung teilweiser und sehr konservativer Sicherheitsfaktoren (siehe Tabelle C).

DIE VERLORENE SCHALUNG

[gebogene elektrogeschweißte Baustahlmatte]

gebogene Baustahlmatte:

bewehrte Erde sieht an der Frontseite den Einsatz von elektrogeschweißten Baustahlmatten als Führung und als verlorene Schalung vor (ø 8 mm / Gitter 15x15 cm).

Die Baustahlmatten haben keine statische Funktion, ermöglichen aber eine schnelle Installation und eine akkurate Profilgebung für das Bauwerk.

Versteifungsanker und U-Bügel:

[Versteifungsanker]

Die Baustahlmatte wird zusammen mit Versteifungsankern (jeweils 5 Stk je Matte ) und U-förmigen Pflöcken, die für die Befestigung des Geogitters am Boden benötigt werden installiert.

[U-Bügel]

DIE EROSIONSSCHUTZMATTE

Bei jeder Arbeit im Bereich der Landschaftstechnik hat die Vegetation eine aktive Rolle beim Hangschutz. Ohne ihren Beitrag ist der Eingriff unvollständig und weniger wirksam. Ein Grasbewuchs der Wand versteckt die künstlichen Systemelemente vollständig und reduziert deutlich die Umweltauswirkungen des Bauwerks. Für den Grasbewuchs der bewehrten Erde werden ortsübliche Samen Grassorten verwendet. Die Keimungs- und Begrünungszeiten am Bauwerk können, je nach den jahreszeitlichen Klimabedingungen, zwischen vier bis acht Wochen variieren.

Biomatte aus Jute

Um die Wand des Bauwerks aus bewehrter Erde gegen Erosion zu schützen und für den bewuchs eine geeignete Oberfläche zu bieten, ist an der Fronseite der Einsatz von Biomatten aus Jute vorgesehen.

Ebenso biete die Jutematte einen geeigneten Nährboden sowie Wasserspeicher für den aufgehenden Bewuchs.

Diese biologisch abbaubare Matte verrottet je nach Produkt, Rohstoff und Standort meistens in einem Zeitraum von 1 bis 4 Jahren.

vorbesätes Biogewebe

Eine andere Möglichkeit der Begrünung ist die Verwendung eines vorbesäten Biogewebes (Viresco). Das vorbesäte Biogewebe besteht aus biologisch abbaubaren Viskosefasern, mit Samen unterschiedlicher Grassorten und Düngemittel, welches ein rasches, verbreitetes und gleichförmiges Wachstum der Vegetation garantiert. Die Keimung wird durch den langsamen biologischen Abbau des Gewebes erleichtert, bei dem keine chemisch-physikalischen Reste hinterlassen werden und das umliegende Ökosystem nicht beeinträchtigt wird. Die Auswahl der Samenmischung sowie die Samenmenge pro Quadratmeter kann für besondere Planungsanforderungen, bodenkundliche und klimatische Bedingungenentsprechend vorbereitet werden. Die Pflanzenabdeckung der Wand kann auch durch Pflanzen von Stecklingen, Wurzelstöcken und Stauden, erfolgen, die zwischen zwei Bewehrungsschichten eingesetzt werden: auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Abdeckungseffekt sichergestellt.

INSTALLATIONSVERFAHREN UND KONSTRUKTIONSDETAILS

bewehrte Erde ist ein einfach zu installierendes System und erfordert keinen Einsatz von Fachkräften. Für optimale Ergebnisse müssen allerdings die Auslegungsbestimmungen und die Installationsverfahren eingehalten werden.

Vorbereitung des Unterbaus: um eine zu starke Setzung und mögliche Verformungen an der Geometrie des Bauwerkes zu vermeiden, ist es wichtig, dass der Unterbau angemessen auf die vorgesehene Belastung ausgelegt wird. Es sollte auch eine Fundamentdränschicht vorgesehen werden.

Montage des Systems:

1. Die gebogenen Baustahlmatten positionieren, ausrichten und untereinander mit Eisendraht verbinden.

2. Die Geogitterrollen abwickeln und mit einem Cutter auf die im Plan angegebenen Längen zuschneiden (für die Ausführung dieser Arbeiten sollte ein extra Bereich vorgesehen werden)Die Schnittlänge wird von der Verankerungstiefe, dem Umschlag an der Frontseite (ungefähr 65 cm) und der oberen Umschlaglänge (mindestens 150 cm) vorgegeben

3. Das Auslegen der Erosionsschutzmatte: Die Fronseite komplett unterfüttern. Dazu werden die Matten, die in Rollen mit geeigneter Breite geliefert werden, um ungefähr 100 cm abgewickelt.

4. Das Auslegen der Geogitter: Die Geogitter-Zuschnitte innerhalb der gebogenen Baustahlmatten auf die Unterbaufläche legen. Die einzelnen Lagen müssen senkrecht zur Frontseite ausgelegt werden. Das Geogitter muss an der Innenseite der Baustahlmatte verlegt werden und nach außen mit einem Umschlag von ungefähr 150cm umgelegt werden.

5. Das hintere Ende der Geogitter- Zuschnitte muss mit U-förmigen Eisenpflöcken am Boden befestigt werden, so dass das Geogitter in Position gehalten wird.

6. Die für die Versteifung benötigten gebogenen Anker anbringen. (5 Stk pro Baustahlmatte)

7. Das Auslegen und Verdichtung des Füllmaterials: Das vorgesehene und gelieferte Füllmaterial am Fuß des Bauwerks oberhalb der Geogitter in Schichten von jeweils ungefähr 30 cm ausbreiten. In der Nähe der Frontseite sollte für ungefähr 15-20 cm Humuserde verwendet werden.

Soweit verdichten, bis eine Verdichtung von nicht weniger als 95%des Proctor-Standards erreicht ist. In der Nähe der Frontseite erfolgt die Verdichtung für eine Tiefe von ungefähr 1,00 m mit Vibrationsverdichtern oder Vibrations-Bodenverdichtungsplatten. Im hinteren Bereich werden Verdichtungswalzen mit ausreichender Leistung verwendet.

9. Nach Ende des Auffüllens muss das vorher an der Außenseite der gebogenen Baustahlmatten abgehängte Geogitter eingeschlagen werden, anschließend beginnt der Vorgang wieder von vorne.