Bodengewölbe unter ruhender und nichtruhender Belastung bei ...

Einleitung 3
halb der Gewölbe befindliche Lasten überproportional in die Tragelemente um und entlasten
dadurch die gering tragfähige Weichschicht im Zwischenbereich. In der Regel wird das Tragsystem
in Verbindung mit einer oder mehreren horizontalen Geokunststofflagen ausgeführt.
Die Geokunststoffe überbrücken die nachgiebigen Zwischenbereiche, nehmen die hier wirkenden
restlichen vertikalen Spannungen auf und leiten diese in die Tragelemente ein, so dass
es mit Bewehrung zu einer noch stärkeren Entlastung der Weichschicht kommt.
Derzeit existieren verschiedene Berechnungsverfahren, mit denen die Gewölbeausbildung
berücksichtigt werden kann und die Einzelkomponenten der Konstruktionen (Pfahlelement
und Geokunststoffbewehrung) bemessen werden können, siehe z.B. Hewlett et al. (1988),
BS 8006 (1995), Zaeske (2001) eingeflossen in Empfehlung 6.9 (2006). Alle analytischen
Gewölbemodelle basieren dabei entweder auf der Annahme eines statischen Lastzustandes
oder sind empirisch aus statischen Modellversuchen abgeleitet.
In der Ingenieur-Praxis kommen GEP-Tragsysteme vornehmlich im Verkehrswegebau zur
Anwendung. Hier unterliegt das Bauwerk hauptsächlich nichtruhenden Beanspruchungen,
z.B. in Form wiederholter Zugüberfahrten. Diese nichtruhenden Lasten werden derzeit in der
Bemessung auf der Einwirkungsseite pauschal durch eine erhöhte Ersatzlast berücksichtigt.
Da ein Nachlassen der Gewölbewirkung unter nichtruhender Belastung in Laborversuchen
bereits beobachtet werden konnte (Kempfert et al., 2001), ist es fraglich, ob mit der bisherigen
quasi-statischen Bemessungsvorgehensweise die tatsächliche zyklisch-dynamische Beanspruchung
erfasst werden kann. Insbesondere auch deswegen, weil die Anwendung des Gewölbetragmodells
grundsätzlich in Frage steht. Die Auswirkungen einer zyklischen Beanspruchung
innerhalb eines GEP-Tragsystems sind in Bild 1.3 zusammenfassend dargestellt.
Zyklisch-dynamische Belastung
σ m ±σ c
inf. Gewölbereduktion
erhöhte Auflasten auf
das Geogitter
Veränderung der
Bettungswirkung
große
Setzungen
Scherflächenausbildung
Durchstanzbeanspruchung
Bild 1.3:
Mögliche Auswirkungen einer
nichtruhenden Beanspruchung bei
GEP-Tragsystemen