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1 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Vorlesung « Geokunststoffe im Tiefbau »
Teil 2 – 2009: VerkehrswegebauGrundlagen, Bemessungsansätze
Dipl.Ing. Klaus Oberreiter
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3 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Überblick VerkehrswegebauAnwendungsgebiete
4 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Tragschichtbewehrung/BaugrundstabilisierungDefinition
Die Geokunststofflage wird zw. Untergrund und Tragschicht eingebaut
Baugrund-stabilisierung
HTS < 1.5 m
Die Geokunststofflage sollte ca. 0,5 - 0,75 m unterhalb der Asphaltoberfläche
eingebaut werden (oder max. 0,3 m unterhalb OK der mineralischen
Tragschicht)
Tragschicht-bewehrung
HTS < 1.5 m
Der Einsatz von Geokunststoffen zur Stabilisierung und Bewehrung von Tragschichten ist vielfältig. Erreicht werden sollen einerseits eine Verbesserung der Tragfähigkeit und andererseits eine Reduktion der Verformungen (absolute und differenzielle Setzungen). Die Anwendung ist eine Maßnahme im Verkehrswegebau mit vorwiegend dynamischer Belastung (Verkehr). Der Einsatz erfolgt im Allgemeinen auf weichen Böden mit hoher Zusammendrückbarkeit.
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5 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungZiele bei der Baugrundstabilisierung:
• Verminderung der erforderlichen Dicke der Tragschicht bis zum Erreichen der verlangten Verdichtungswerte und der Tragfähigkeit
• Reduktion der Spurrinnentiefe in Abhängigkeit der Verkehrsbelastung
• Verlängerung der Gebrauchsdauer von Verkehrswegen
6 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung2 Funktionen
Baugrundstabilisierung kann durch die Kombination zweier Funktionen beschrieben werden: Trennen und Bewehren.
Erhöhte Tragfähigkeit aufgrund des Geokunststoffs
Tragfähigkeit des Untergrundes ohne GTX unter gegebener Verformung
Erhöhte Tragfähigkeit durch die Funktion TRENNEN
Erhöhte Tragfähigkeit durch die Funktion BEWEHREN
Tragfähigkeit
Setzung
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BaugrundstabilisierungTrennen
Durch die dynamische Verkehrsbelastung werden Feinteile aus dem Untergrund in die Tragschichte gepumpt. Das qualitativ hochwertige Schüttmaterial verliert an Elastizität.
Aufgrund der Trennfunktion des Geotextils wird eine Durchmischung der Tragschicht mit feinem Untergrundmaterial verhindert. Die Qualität des Füllmaterials bleibt gewährleistet.
8 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Aufgrund der hohen lokalen Lasten kommt es zu Spurrinnen.
BaugrundstabilisierungBewehren
Aufgrund der bereitgestellten Zugkraft des Geotextils können Spurrinnen verringert bzw. verhindert werden.
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9 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
• VTT-Geo Specifications, Geotextiles in Road Constructions
• NorGeoSpec
• RVS 08.97.03 Baustoffe „Geotextilien im Unterbau“ (ehem. RVS 8S.01.2)
• French Commitee of Geotextiles and Geomembranes
• FGSV: „Merkblatt für die Anwendung von Geotextilien im Erdbau des Straßenbaus“
• Schweizer Geotextilhandbuch
• BS, ASSHTO,......
• TL 918039, DB 836 Richtlinien
BaugrundstabilisierungNationale Regulative, Spezifikationen: Anforderungen an Trennlage
10 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungRVS 08.97.03 (ehem. RVS 8S.01.2): Anforderungen an die geotextile Trennlage
• Eingangsgrößen
• Tragfähigkeit Untergrund EV1 U1: ≤ 5 MN/m²
U2: 5-15 MN/m²
U3: > 15 MN/m²
• Schüttmaterial gerundeter oder gebrochener Kies dmax ≤ 63mm
gebrochener Kies dmax > 63mm
• Verkehrsbelastung (LKW pro Tag) LKL: I-IV
LKL: V
• Geforderte Geotextilkennwerte
• Höchstzugkraft 11 – 26 kN/m
• Höchstzugkraftdehnung > 55%
• Stempeldurchdrückkraft 1850 – 4200 N
• Loch-∅ Kegelfallversuch 27 – 14 mm
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11 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungFGSV Merkblatt: Anforderungen an die geotextile Trennlage
• Eingangsgrößen
• Einteilung nach der Beanspruchung durch das Schüttmaterial:
AS1 – AS5
• Einfluss der Beanspruchung durch Einbau und Baubetrieb:AB1 – AB4
Diese zwei Werte führen zu einer Klassifizierung gemäß
Geotextilrobustheitsklasse: GRK1 – GRK5
• Geforderte Geotextilkennwerte
• Stempeldurchdrückkraft 500 – 3500 N
• Masse pro Flächeneinheit 80 – 300 g/m²
12 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungAblauf der Arbeiten / Verlegung einer Trennlage
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13 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
30 - 50 cm
Überlappen
BaugrundstabilisierungVerbindungsmöglichkeiten für eine Trennlage
10 cm
Vernähen
15 - 20 cm
Verschweißen
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BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion
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15 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Contournement St.Lo, France
16 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: A2 Klagenfurt, Austria
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17 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Autobahn A7, Austria
18 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Flughafen, Thailand
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19 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Motorway Asti-Cuneo, Italy
20 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Salym, Estonia
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21 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Schnellstrasse S5, Krems, Austria
22 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Speedway R6-Tisova-Kamenny Dvur; CZ
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23 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Umfahrung Plus City/Linz, Austria
24 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennfunktion: Forststraße St.Martin, Austria
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25 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungFunktion Trennen + Bewehren: Bemessungs-Modelle
• Multilayer-Theorie• Magnus (2002)
• Empirische Modelle• Jaecklin/Floss (1988)
• Beckmann/Kennephol (1994)
• Schweizer Geotextilhandbuch (2003)
• Membrantheorie• Giroud/Noiray (1981)
• Holtz/Sivakugan (1987)
• Tragfähigkeitsmodelle• Houlsby/Jewell (1990)
• Ingold (1998)
• Meyer/Elias (1999)
• Giroud/Han (2003)
• Lastausbreitungsmodelle• Staggl/Jaecklin (2002)
26 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungVergleich der Bemessungs-Modelle
• Bewertung nach BERG et.al. (2000)• Im Auftrag von AASHTO wurde eine detaillierte Analyse aller existierenden
Bemessungsmodelle durchgeführt
• Ergebnis war ein Bemessungs-Algorithmus für permanente, gebundene Straßen
• Klassifizierung hinsichtlich Lebensdauer und Struktur• Permanente, gebundene Straßen / temporäre, gebundene Straßen
• Permanente, ungebundene Straßen / Temporäre, ungebundene Straßen
• Gropius Institut, Dessau: Vergleich von Testergebnissen mit Bemessungsmethoden für Baugrundstabilisierung
• Giroud/Noiray: bestes Ergebnis
• SVG-Methode: sehr gute Ergebnisse, konservativ
• Jaecklin/Floss: gute Ergebnisse für Gewebe und Produkte mit geringem Steifemodul
• Giroud/Han: sollte nicht verwendet werden
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27 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungGiroud/Noiray - Konzept für ungebundene Straßen
Grundlagen:
Membranmodell
Theoretische Grundlage von Giroud/Noiray (1981)
Gering tragfähiger Untergrund ist nicht verdichtbar
Bei Belastung kommt es zu Verformungen des Untergrunds.
Ein zw. Tragschicht und Untergrund eingelegter Geokunststoff wird wellig verformt und dabei gedehnt.
Die Spannungen auf die konkave Fläche sind größer als auf die konvexen Flächen.
Dadurch sind die Spannungen zwischen den Rädern einer Achse, die durch den Geokunststoff auf den Untergrund übertragen werden, größer als die Spannungen, die durch die Tragschicht auf den Geokunststoff wirken.
Unter den Rädern sind die Spannungen, die durch den Geokunststoff auf den Untergrund übertragen werden geringer, als die Spannungen, die durch die Räder und die Tragschicht auf den Geokunststoff wirken.
Der Geokunststoff reduziert die Spannungen auf den Untergrund durch Verformung.
28 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungGiroud/Noiray - Konzept für ungebundene Straßen
Eingabegrößen:
Charakteristische Last P: Radersatzlast LKW
• Charakteristischer Reifendruck pc
• Achsbreite e
• max. erlaubte Spurrinnentiefe r
• Lastwechsel N
• Bodenparameter Schüttmat.: Lastausbreitungswinkel α
• Bodenparameter Untergrund:
undrainierte Scherfestigkeit cu
• Steifemodul GEOKUNSTSTOFF: K
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29 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungGiroud/Noiray - Konzept für ungebundene Straßen
30 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungEBGEO 2009: Grundlage Giroud/Noiray (bzw. Holtz/Sivakugan)
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31 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungSchweizer Geotextilhandbuch
• Empirisches Modell
• Design Goals• Maximal erlaubte Spurrinnentiefe
• Tragfähigkeit (Ev2 = 45MN/m²)
• Modellannahmen• Geokunststoff hat eine rückhaltende Kraft aufgrund der Zugfestigkeit
• Geokunststoff verbessert die Lastverteilung (Reduktion der Kräfte auf den Untergrund)
• Voraussetzung für beides sind Deformationen im Untergrund
• Inputparameter• Bodenparameter des Untergrunds
• Verkehrsbelastung
• Körnung des Schüttmaterials
• Output• Dicke der bewehrten vs. unbewehrten Tragschicht
• Bemessungsgrafiken
32 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungSchweizer Geotextilhandbuch
• Design Charts• Basierend auf einem groß angelegten Feldversuch (VSS 2000-450) in der Schweiz
• Tabellen/Grafiken sind eher konservativ
• Mindestanforderungen• Minimale Dicke der Tragschicht
• 30 cm für Rundkorn
• 25 cm für Kantkorn
• Bemessungswerte für den Geokunststoff• E-Modul: min 400kN/m² im Dehnungsbereich von 1-3% und einem Untergrund von CBR 0,5-3%
• Zugfestigkeit: min 8kN/m bei 2% Dehnung
• Für Böden CBR>3% wird keine Bewehrung benötigt
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33 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungSchweizer Geotextilhandbuch
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
CBR-Wert in %
Tra
gs
ch
ich
tdic
ke
in
m
bew ehrt
unbew ehrt
Tragschichtreduzierung
Dehnsteif igkeit = 123,5 kN/m
Spurrinnentiefe = 0,15 m
Verkehrsbelastung = 750 Lw
34 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Bellaflora, Liezen, Austria
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35 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Bellaflora, Liezen, Austria
36 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: ABB, Thailand
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37 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Kisaran, Caltex, Borneo
38 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Meaux, France
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39 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Parkplatz IKEA, Schweden
40 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Autobahn A26, Stade, Germany
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41 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Schnellstraße MM 1001-139, CZ
42 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Hallenfundierung, Kufstein, Austria
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43 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren:
44 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Hafen Koper, Slowenien
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45 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Shopping Center Zapresic, Kroatien
46 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Landstraße, Schweden
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47 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
BaugrundstabilisierungBeispiel Trennen + Bewehren: Calanas, Spain
48 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungZiele bei der Tragschichtbewehrung
• Reduktion und Einschränkung der seitlichen Verformung der Tragschicht
• Erhöhung der Steifigkeit und somit der Tragfähigkeit der Tragschicht
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49 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungTheoretische Überlegungen
• Die Baugrundbewehrung ist idealerweise in einer Tiefe anzuordnen in der Sie die max. auftretenden Spannungen „kreuzt“.
• Besagte Tiefe sollte für normales Schüttmaterial bei etwa 1,0 – 1,5 x Lasteintragsbreite liegen
(Theorie „Druckzwiebel“).
Ideale Lage der Bewehrung
50 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungIngold - Konzept für gebundene Straßen
Grundlagen:
• Tragfähigkeitsmodell
• Es wird überprüft, ob die Mächtigkeit der Tragschicht ausreicht, um Vertikalspannungen aus der Verkehrsbelastung in den wenig tragfähigen Untergrund abzuleiten.
• GS minimiert die Beanspruchung auf den Untergrund durch eine Verbesserung der Lastverteilung.
• Zur Ermittlung der Tragfähigkeit werden die undränierten Scherparameter des Untergrundes herangezogen.
Ferner wird eine teilweise Lastabtragung über Reibung an den Rändern des Lastausbreitungs-bereiches angenommen.
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51 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungIngold - Konzept für gebundene Straßen
Bemessungsgrundsätze:
Das Verfahren gliedert sich in zwei Abschnitte:
1) Zunächst wird die unbewehrte Tragfähigkeit des Untergrundes bestimmt. Dabei wird angenommen, dass durch die darüber liegende Tragschicht eine Lastverteilung erfolgt.
2) Im zweiten Schritt wird die erforderliche Zugfestigkeit für den Fall bestimmt, dass ein Geokunststoff zur Erhöhung der Tragfähigkeit eingelegt wird.
52 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungIngold - Konzept für gebundene Straßen
Eingabegrößen:
• Charakteristische Last P: Radersatzlast LKW
• Lasteintragsfläche b: Breite LKW-Rad
• Formbeiwert für Lasteintragsfläche: νc
• Bodenparameter Schüttmaterial:
Wichte γ
Reibungswinkel ϕ
• Bodenparameter Untergrund: undrainierte Scherfestigkeit cu
• Lastausbreitungswinkel: Θ• Sicherheitsfaktor Tragfähigkeit Untergrund: η
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53 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungIngold - Konzept für befestigte Straßen
Ergebnisse:
Folgende Ergebnisse können mit dem auf Ingold basierendem
Bemessungskonzept erzielt werden:
1) Ermittlung der zulässigen Belastung des unbewehrten Untergrundes
2) Ermittlung der erforderlichen bewehrten Tragschichtdicke
3) Ermittlung der Tragfähigkeit des unbewehrten Untergrundes
4) Erforderliche BEMESSUNGSZUGKRAFT des Geokunststoffs
5) Erforderliche Verankerungslänge des Geokunststoffs
6) Einsenkung der Fahrbahnoberfläche (nach ODEMARK)
7) Erreichter mittlerer Verformungsmodul
54 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungIngold - Konzept für gebundene Straßen
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55 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungBeispiel: Autobahn D11, Tschechien
56 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungBeispiel: Hietannen Harbour, Lisää kuvia, Finnland
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57 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungBeispiel: Casino Besancon, France
58 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungBeispiel: CSD Dijon, France
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59 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
TragschichtbewehrungBeispiel: Motorway Zvolen, Slovakia
60 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: TenCate (Polyfelt old) – Giroud/Noiray
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61 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: TenCate – Giroud/Noiray bzw. SVG, 2003
62 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: TenCate Asia – AASHTO / Steward
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63 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: NAUE
64 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: Tensar
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65 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: Terram
66 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: Huesker
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67 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: Tenax
68 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: Nicolon
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69 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungBemessungsansätze: Colbond
70 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenigtragfähigem Untergrund
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71 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundReferenzen
• Jewell, R.A. (1996) “Soil reinforcement with geotextiles”, Special Publication No. 123, CIRIA, UK
• Jones, C.J.F.P. (1996) “Earth reinforcement and soil structures”, Thomas Telford, UK.
• BS8006 : 1995 “Code of practice for strengthened/reinforced fill and other soils”, British Standards Institution.
• EBGEO: “Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mitBewehrungen aus Geokunststoffen”, DGGT, Essen, 2009
• Blume, K.H. (1995), Großversuch zum Tragverhalten textiler Bewehrung unter einerDammaufstandsfläche, FS-KGEO 1995
• Blume, Alexiew (1998), Long Term Experience with Reinforced Embankments on Soft Subsoils, 6th Int. Conf. on Geosynthetics, Atlanta
• Gruber, J.; Oberreiter K.; Geokunstoffbewehrte Erdkörper auf Pfahlgründungen –Bemessung und Praxis, Geotechniktagung, Graz, 2007
• Oberreiter, K.; Mannsbart G.; Geosynthetic Reinforced Full Scale Test Embankment On Soft Soil, Conference on Grouting, Soil improvement and Geosystems, June 2000, Helsinki, Finland
72 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundHauptanwendungsfälle
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73 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundKonstruktionsmethoden / Setzungen
• Dammschüttung in Etappen– Lastaufbringung– notwendige Konsolidierungszeiten sind
einzuhalten– Geokunststoff vergleichmäßigt Setzungen
• Vertikaldränagen– Lastaufbringung– Verkürzung der Konsolidierungszeiten
• Verhindern von Setzungen– Pfahlgründungen, etc.
• Bodenaustausch
EmbankmentGeosynthetic reinforcement
a) Construct embankment and wait for settlement
Compressible foundation
EmbankmentGeosynthetic reinforcement
Compressiblefoundation
Verticaldrains
b) Use vertical drains to accelerate settlement
EmbankmentGeosynthetic reinforcement
c) Use foundation treatment (piling) to prevent settlement
Compressiblefoundation
Piles
Surcharge
Surcharge
74 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBemessungsstandards
STANDARDS
BRITISH STANDARD BS 8006 : 1995
Code of practice for
Strengthened/reinforcedsoils and other fills
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75 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundNachweise gemäß EBGEO
gegen Geländebruch nach DIN 4084 GZ 1C
- Gleitflächen die nur im Dammkörper verlaufen und Bewehrungslagen nicht schneiden
- Gleitflächen die nur im Dammkörper verlaufen und Bewehrungslagen schneiden
- im Dammkörper und Untergrund liegen und Bewehrungslagen schneiden
Widerstand der Bewehrung
- Bemessungsfestigkeit der Bewehrungslage
- Herausziehwiderstand der Bewehrungslage
- Reibungswiderstand / Sicherheit gegen Gleiten
Grundbruch
- gemäß DIN 1054 / DIN 4017
76 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundNachweis gemäß EBGEO: Kap. 6.9 Bewehrte Erdkörper auf punkt-oder linienförmigen Traggliedern
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77 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
s-a
a
β1
a/2
s
s
s-a
a
H
H
QQint
Qex
t
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundVergleich verschiedener Bemessungsansätze
78 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBemessungsprogramme
Name Type Details Contact
ReSSAV2.0
Limit equilibrium Internal stability analysed two-part wedge and slip circle methods
ADAMA Engineering Inc.33 The HorseshoeNewark, DE 19711 [email protected]
SLOPE/W Limit equilibrium Internal stability analysed by slip circle methods
Geo-Slope International Ltd1400, 633-6th Avenue S.W.Calgary, Alberta, T2P 2Y5CanadaEmail: [email protected]
SLOPE V8.23
Limit equilibrium Internal stability analysed by two-part wedge or circular slip methods
Geosolve69 Rodenhurst RoadLondon SW4 8AEUKemail: [email protected]
Finite elements/finite difference:
PLAXIS / FLAC
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79 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Pictures during the test
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundNUS + Grenoble University (2002 Full scale experiments KL)
Arch effect Collapse of the embankment soil
Piles Piles
Arch effect
Low settlements at the surface
Cracks at the surface
80 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBeispiele
Umfahrung Sledziejowice-Brzegi; Polen, 2008
TenCate Rock GX 80/80
TenCate Rock PEC 75/75
41
81 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBeispiele
Erschließung Ölfeld Salym, West Sibirien Russland, 2008
TenCate Geolon PP 80-200
TenCate Geolon PP 100S
82 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBeispiele
Cindera-Yelgun FreewayAustralien, 2007
TC Geolon PP 25
TC Geolon PET 200-800
Soft silty clayfoundation
5 - 15 m varies
30 m
2 - 5 m variesEmbankment2
12
1
Geolon PET200 to PET800
Geolon PP25PVD
Drainage blanket
Firm foundationPVD
42
83 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBeispiele
A2 Klagenfurt-Völklermarkt, 2002
TenCate Polyfelt TS 880
TenCate Rock PEC 200
84 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundReferenzprojekte
Kreisverkehr Leiderdorp, Holland, 2007
TC Geolon PET 300-800
43
85 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundReferenzprojekte
Kreisverkehr Auchenkilns, Scotland, 2009
TC Geolon PET 800-1000
86 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundReferenzprojekte
Interlink M74, Scotland, 2009
TC Geolon PET 800-1200
44
87 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
installation of the fill material installation du matériau de remblai
-0,10%
0,00%
0,10%
0,20%
0,30%
0,40%
0,50%
0,60%
0,386 0,387 0,388 0,389 0,39 0,391 0,392 0,393
time / temps
stra
in /
déf
orm
atio
n
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundGeodetect
88 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundGeodetect: A1-N1 Northroute
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89 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
• Bemessung BS8006– 800 kN/m längs und quer
– bei εw = 5%
• Messergebnisse bis dato
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
25.07
.200
6
25.07
.200
6
25.0
7.200
6
09.1
0.2006
str
ain
Sensor 1
Sensor 2
Sensor 3
Sensor 4
Sensor 5
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundGeodetect: A1-N1 Northroute
90 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundGeodetect: Carrieres sous Poissy
46
91 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundGeodetect: Carrieres sous Poissy
92 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Dämme auf wenig tragfähigem UntergrundBeispiel Massenabschätzung / Kostenabschätzung
€ 550.000,-
33.000m²
< 200 kN/m
0-4m
Kosten Geokunststoff
9.000m³12.000m³28.000m²12.000m²m² -Geokunststoff
(nicht optimiert)
1200-1500 kN/m
10-12m
800-1200 kN/m
8-10m
400-800 kN/m
6-8m
200-400 kN/m
4-6m
€ 800.000 – 1.200.000,-€ 5-6,-/tWiedereinbau / Verdichten
€ 1.440.000 – 2.200.000,-
€ 640.000 – 1.000.000,-€ 4-5,- / tAushub / Transport
80.000-100.000m³
160.000-200.000 t
Bodenaustausch
€ 890.000 – 1.650.000,-Kosteneinsparung
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93 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau
94 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau
• Als Trennschicht zwischen wenig tragfähigem Untergrund und dem Tragschichtmaterial verhindern Geokunststoffe die Durchmischung der Erdstoffe im Unterbau;
• Tragschichtmaterial und Schotterbett bleiben sauber, Tragfähigkeit des Untergrundes und Elastizität der Anlage bleiben dauerhaft erhalten.
• Als Dränageprodukt nimmt der Geokunststoff zuströmendes Wasser auf und leitet es in der Ebene ab; die Konsolidierung des Untergrundes wird beschleunigt, der Boden ist dauerhaft tragfähig.
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95 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau
96 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
• Bei TC Polyfelt Rock PEC, einem mechanisch verfestigten Filamentvlies mit hochzugsfesten PET Fäden, konnte die Tragfähigkeit im Vergleich zum Null-Versuch um 80% gesteigert werden;
• Stapelfaserprodukte (Kurzfaser) zeigen durch die starke Volumenreduktion bei Auflast und das geringe Festigkeitsmodul in der Anfangsdehnung nur ein geringfügig verbessertes Verhalten im Vergleich zur Bauweise ohne Geokunststoffe.
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungForschungsprogramm Eisenbahnbau: TU Dresden/Deutschland
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97 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau: Teststrecke Bruchsal-Bretten/Deutschland
98 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEBGEO Empfehlungen / Eisenbahnbau
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99 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau: AHM 800R
100 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau: AHM-Dürnkrut-Angern, Austria
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101 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau: Canadian Railway
102 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau: Betuwe Route, NL
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103 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Baugrundstabilisierung/TragschichtbewehrungEisenbahnbau: Trassenerweiterung, Austria
104 | Vorlesung Teil 2 – Stand 09
Ende