EBGEO - euro-ce

Aydogmus, T.; Klapperich, H. (2004): Geokunststoffbewehrte Böschungen und Stützkonstruktionen – EBGEO (neu). Weiterbildungsseminar
DIN 1054 (neu): Praktische Beispiele - Vergleiche – Erfahrungen. Fortsetzung des Einführungsseminars vom 4.
April 2003. 2. April 2004, pp. 23, refs. 21, Freiberg. www.euro-ce.com
Geokunststoffbewehrte Böschungen und
Stützkonstruktionen
– EBGEO (neu) –
Taner AYDOĞMUŞ 1) , Herbert KLAPPERICH 2)
KURZFASSUNG: Im Januar 2003 erschien die DIN 1054 „Baugrund, Sicherheitsnachweise
im Erd- und Grundbau“. Dieser Norm beruht auf dem europäisch vereinbarten
„Teilsicherheitskonzept“ (EC7) und soll die 1976 eingeführte DIN 1054
„Zulässige Belastung des Baugrunds“ ersetzen. Dieser Beitrag soll einen Überblick
geben, welche Regeln der DIN 1054 (Jan. 2003) die darin genannten geokunststoffbewehrten
Erdkörper und konstruktiven Böschungssicherungen betreffen und welche
Konsequenzen sich für die erforderliche Überarbeitung bzw. Ergänzung der „Empfehlungen
für Bewehrungen aus Geokunststoffen“ (EBGEO) ergeben. EBGEO ist die
erste deutsche Zusammenfassung des erreichten Wissensstandes für die ingenieurmäßige
Bauweise und Anwendung der Geokunststoffe bei Bewehrungsaufgaben.
Sie wurden im Rahmen der europäischen Harmonisierung der Normen auf die Anwendung
des neuen Sicherheitskonzepts (probabilistisches Sicherheitskonzept)
gemäß DIN-V 1054-100 ausgerichtet. Jedoch wurde diese Norm nicht bauaufsichtlich
eingeführt. EBGEO befindet sich derzeit in Überarbeitung. Im Vordergrund der
Überarbeitung der EBGEO steht die Berücksichtigung der Neufassung der DIN 1054
(Jan. 2003). Ferner werden in diesem Beitrag innovative versuchstechnische Möglichkeiten
- am Institut für Geotechnik der Technischen Universität Bergakademie
Freiberg - zur Untersuchung und Optimierung solcher Geokunststoff-Boden-
Verbundkonstruktionen erläutert.
1 Einführung
Als ein Ergebnis der europaweiten Harmonisierung werden im Bauingenieurwesen
neue, einheitliche Normen eingeführt. Diese neue Normengeneration sieht
anstelle der bisher üblichen „globalen“ Sicherheiten gegen das Versagen (deterministisches
Sicherheitskonzept) Teilsicherheitskonzepte vor (probabilistisches Sicherheitskonzept),
in dem versucht wird, die systematischen und zufallsbedingten
Streuungen und Fehler der maßgebenden Einflussgrößen rechnerisch oder experimentell
zu erfassen [1], [2].
1) Dipl.-Ing. Taner Aydoğmuş; TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik;
Tel.: (+49-3731) 39-3453; Fax: (+49-3731) 39-3501; Email: Taner.Aydogmus@ifgt.tu-freiberg.de
2) Univ.-Prof. Dr.-Ing. Herber Klapperich; TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik;
Tel.: (+49-3731) 39-3614; Fax: (+49-3731) 39-3501; Email: klapperi@ifgt.tu-freiberg.de
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 1 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

Mit der DIN 1054 „Baugrund, Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau“ erschien
im Januar 2003 nach über 20 Jahren eine Neuausgabe dieser grundlegenden Norm.
Die neue DIN 1054 steht im Zusammenhang mit dem neuen europäischen Normenwerk,
den Eurocodes (EC), hier insbesondere mit EN 1997 (EC 7) „Entwurf, Berechnung
und Bemessung in der Geotechnik, Teil 1, Allgemeine Regeln“. Dieses
Regelwerk liegt inzwischen vor, muss aber noch die europäischen Gremien durchlaufen.
Voraussichtlich werden in einer Übergangszeit von 5 Jahren beide neue
Normen nebeneinander gültig sein. Später wird der EC 7 alleine verbindlich und eine
ggf. noch einmal zu modifizierende DIN 1054 als nationaler Anhang des EC 7 zu
beachten sein [2].
Mit der Einführung der neuen DIN 1054 ergeben sich erhebliche Änderungen. Diese
werden bei der Neubearbeitung und/oder Erweiterung bestehender Regelwerke,
Richtlinien, Empfehlungen etc., wie z. B. bei EBGEO „Empfehlungen für Bewehrungen
aus Geokunststoffen", eingearbeitet.
Anhand geokunststoffbewehrter Böschungen und Stützkonstruktionen soll dieser
Beitrag vornehmlich einen Überblick geben, welche Regeln der DIN 1054 (Jan. 2003)
die darin genannten geokunststoffbewehrten Erdkörper und konstruktiven Böschungssicherungen
betreffen und welche Konsequenzen sich für die erforderliche
Überarbeitung bzw. Ergänzung der „Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen“
(EBGEO) ergeben.
Ferner wird der Vollständigkeit halber einleitend kurz auf das Fachgebiet der „Geokunststoffe“
eingegangen und ein Abriss über EBGEO gegeben und somit der mittlerweile
starken Entwicklung und Akzeptanz der Bauweise mit dem ökonomischen
und ökologischen Baumaterial „Geokunststoff“ Rechnung getragen. Überdies werden
in diesem Beitrag innovative versuchstechnische Möglichkeiten - am Institut für Geotechnik
der Technischen Universität Bergakademie Freiberg - zur Untersuchung und
Optimierung solcher Geokunststoff-Boden-Verbundkonstruktionen erläutert.
2 Bauen mit Geokunststoffen
„Geokunststoff ist ein Oberbegriff, der ein Produkt beschreibt, bei dem mindestens
ein Bestandteil aus synthetischem oder natürlichem Polymer hergestellt
wurde, in Form eines Flächengebildes, eines Streifens oder einer dreidimensionalen
Struktur, das bei geotechnischen oder anderen Anwendungen im Bauwesen
im Kontakt mit Boden und/oder anderen Baustoffen verwendet wird.“
(E DIN EN ISO 10318, 2001-02, [13])
Geokunststoffe werden im Küstenschutz sowie im Erd-, Straßen- und Bahnbau seit
über 30 Jahren erfolgreich zum Trennen, Filtern, Drainieren, Bewehren und Schüt-
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 2 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

zen verwendet und ermöglichen ein technisch einfaches und wirtschaftliches Bauen.
Einen Schwerpunkt im Straßenbau bildet z. B. der Einsatz von Geokunststoffen auf
weichen Untergründen. Hier werden Vliesstoffe in Verbindung mit hochzugfesten
Geogittern verlegt, um die Vermischung des weichen Untergrundes mit der Tragschicht
zu vermeiden und gleichzeitig Spannungsspitzen abzubauen und eine großflächige
Lastverteilung zu erreichen. Hierdurch wird die Spurrillenbildung reduziert
und der Gebrauchswert der Trasse verlängert.
2.1 Geo-Kunststoff = Bewehrungsmaterial
Mit der Entwicklung neuartiger Technologien zur Herstellung von neuen Geokunststoffgenerationen,
wie z. B. der kriecharmen, hochzugfesten Geogitter, die bei geringen
Dehnungen hohe Zugkräfte aufnehmen können, sowie den Erkenntnissen neuer
Forschungsarbeiten und durchgeführten Baumaßnahmen, respektive den anspruchsvollen
Anforderungen des neuen Jahrhunderts, die eine konsequente Schonung
der vorhandenen Ressourcen verlangt, zeichnet sich eine weltweite Tendenz
zum vermehrten Einsatz von Geokunststoffen im innovativen Ingenieurbau ab. Der
Anwendungsbereich des ökonomischen und ökologischen Baumaterials „Geokunststoff“,
insbesondere bei der Bewehrung des Bodens, vervielfacht sich mit der wachsenden
Akzeptanz, so dass deren Anwendung in übersteilen Böschungen, hohen
a) Damm auf wenig tragfähigem Untergrund
c) bewehrte Gründungspolster
e) bewehrte Stützwand
Abb. 1: Beispiele für geokunststoffbewehrte Erdkörper
b) Hohlraumüberbrückung bzw. Erdfallüberbrückung
d) Bodenverbesserung von Straßenuntergrund
und -unterbau
f) bewehrte Böschung
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 3 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

Dämmen und bei der Hohlraumüberbrückung von Erdfall- und Tagesbruchgefährdeten
Gebieten keine Seltenheit mehr ist. In Abb. 1 sind einige Anwendungen schematisch
dargestellt.
Zahlreiche in der Praxis ausgeführte Verbundbauwerke belegen, dass sich die Geokunststoffe
als Bodenarmierungsmaterialien „bewährt“ haben (Herold, Aydogmus
2002 [16]; Klapperich, Aydogmus, 2002 [18]; Aydogmus et al. 2003 [9]).
2.2 Geokunststoffbewehrte Erde - Bewehrungsprinzip
Geokunststoffbewehrte Erde (s. Abb. 1) ist ein Verbundkörper bestehend aus Geomaterialien
und flächig ausgelegten Bewehrungselementen aus Geokunststoffen,
welche bei unzureichender Tragfähigkeit des Untergrundes oder nicht ausreichender
Standsicherheit des Erdkörpers, zur Stabilisierung angewendet werden. Die durch
ständige und/oder Verkehrslasten hervorgerufenen Zugspannungen im Boden werden
von den zugfesten Geokunststoffen, innerhalb ihrer Grenzdehnungen, über
Reibung, Verzahnung und/oder Adhäsion im Korngerüst aufgenommen und in den
Untergrund abgetragen. Die Bewehrungsrichtung entspricht dabei, ähnlich dem
Stahlbetonbau, der Richtung, in welcher die Zugkräfte auftreten. In der Bewehrungsrichtung
wird dadurch im Boden eine anisotrope Kohäsion erzeugt, deren Wert dem
Reibungswiderstand Boden - Bewehrung direkt proportional ist. Dem Boden können
somit Zugspannungen zugeordnet werden, die von rolligem Schüttmaterial nicht und
von bindigem Lockergestein nur in geringem Maße aufgenommen werden können
[19].
Die Wirkungsweise geokunststoffbewehrter Böden lässt sich am besten schematisch
durch die Darstellung einer steilen Böschung zeigen (s. Abb. 2). Das Ziel der Bewehrung
in diesem Beispiel besteht generell darin, die dem Boden fehlende Eigenschaft
- Zugkräfte aufzunehmen - einzubringen.
Abb. 2: Aufgabe der Bewehrung
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 4 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

Im Boden ohne Bewehrung bilden sich beim Überschreiten der Scherfestigkeit Gleit-
oder Bruchflächen. Das Verbinden durch Zugelemente quer über Gleitflächen verhindert
das gegenseitige Verschieben der Gleitmassen durch Anspannen der Bewehrung.
Gemäß der Erfahrung bewirken selbst geringe Mengen solcher „Zugfasern“
ein total unterschiedliches Verhalten des sonst kohäsionslosen Bodens. Darin liegt
der überraschende Erfolg der Geokunststoffeinlagen [17].
2.3 Bewehrungsmaterialien
Für die Bewehrung von Boden werden unterschiedlichste Geokunststoffe (Geotextilien,
geotextilverwandte Produkte sowie Geoverbundstoffe oder Geokomposits) verwendet.
Die produktspezifischen Eigenschaften von Bewehrungselementen werden
im Wesentlichen von den Ausgangsmaterialien/Rohstoffen und der Herstellungsart
bestimmt, die durch die Kurzzeit- und Langzeitzugfestigkeit, die elastischen und die
bleibenden Dehnungen, die Querkontraktion und das Kriech- sowie Relaxationsverhalten
beschrieben werden können.
Für die Bewehrungsfunktion kommen dabei in erster Linie Geokunststoffprodukte mit
relativ geringerer Dehnfähigkeit und kleinen Kriechverformungen zum Einsatz. Für
diese Anwendung können u. a. folgende polymere Ausgangsmaterialien für Geokunststoffe
angesehen werden:
• Aramid (AR)
• Polyamid (PA)
• Polyester (PES, PET)
• Polyethylen (PE)
• Polyprophylen (PP)
2.4 Füllboden
Die einzuhaltenden Kriterien bei der Kornzusammensetzung des Füllbodens werden
in EBGEO [14] in Abhängigkeit der Bauwerksbeanspruchung – vorwiegend statisch
oder vorwiegend dynamisch – unterschieden. Die bodenmechanischen Minimalanforderungen,
z. B. die Tragfähigkeit, das Verformungs- und Entwässerungsverhalten
etc., richten sich nach den Forderungen, die an das Bauwerk zu stellen sind.
Die Wahl der elementaren Materialien der Verbundkonstruktion geschieht unter Abwägung
der bautechnischen Erfordernisse, des ökologischen Gesichtspunktes und
der ökonomischen Machbarkeit. Wichtig ist, auf welche Geokunststoffe oder Füllböden
die Wahl fällt, dass sie im Hinblick auf die Verbundwirkung (s. Kapitel 5) aufeinander
abgestimmt sind.
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 5 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

3 EBGEO
Die „Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen“ (EBGEO) (s. Abb. 3,
[14]) wurden vom Arbeitskreis 5.2 „Berechnung und Dimensionierung von Erdkörpern
mit Bewehrungseinlagen aus Geokunststoffen“ der Fachsektion „Kunststoffe in der
Geotechnik“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT) aufgestellt.
Die EBGEO ist die erste deutsche Zusammenfassung des erreichten Wissensstandes
für die ingenieurmäßige Bauweise und Anwendung der Geokunststoffe bei Bewehrungsaufgaben.
Sie wurden im Rahmen der europäischen Harmonisierung der
Normen auf die Anwendung des neuen Sicherheitskonzepts (probabilistisches Sicherheitskonzept)
gemäß DIN-V 1054-100 ausgerichtet.
Abb. 3: Empfehlungen für Bewehrungen
aus Geokunststoffen – EBGEO [14]
In den Empfehlungen der 1997 erschienenen
Erstfassung der EBGEO werden alle wichtigen
Fragen zur Berechnung und Dimensionierung von
Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen
für nachfolgende Anwendungen behandelt:
• Dämme auf wenig tragfähigem Untergrund
• Tragschichten von Eisenbahnstrecken
• Bodenverbesserungsschichten im
Straßenbau
• Bewehrte Gründungspolster
• Böschungen
• Stützkonstruktionen und
• Deponiebau
Komplettiert wird das Regelwerk durch ausführliche
Berechnungsbeispiele für die einzelnen Anwendungen
im Anhang.
Gerade durch die zunehmende Anwendung von Geokunststoffen in immer mehr
Bereichen des Bauwesens sind diese Empfehlungen ein unverzichtbares Arbeitsmittel
für Planer, Ausführende und Entscheidungsträger. Ein Zeichen dafür ist die Tatsache,
dass die Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO)
zwischenzeitlich vergriffen waren.
Der AK 5.2 ist im März 1999 neu zusammengetreten und hat mit der Überarbeitung
und Ergänzung der EBGEO begonnen. Da die Neufassung - aufgrund der neu aufzunehmenden
Anwendungsgebiete - kurzfristig nicht fertig gestellt werden konnte,
wurde ein unveränderter Nachdruck herausgegeben.
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 6 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

Mit der Überarbeitung der EBGEO der DGGT wird der mittlerweile starken Entwicklung
der Bauweise und der Geokunststoffprodukte Rechung getragen. Sowohl das
Produktspektrum als auch das Anwendungsspektrum haben sich in den Jahren seit
der Erarbeitung der Empfehlung stark erweitert. Ferner steht im Vordergrund der
Überarbeitung der EBGEO die Berücksichtigung der Neufassung der DIN 1054 (Jan.
2003), die in vielen Bereichen grundsätzliche Änderungen der bisherigen Vorgehensweise
nach sich zieht. Eine Bearbeitung der EBGEO ohne Vorlage eines endgültigen
Normentextes war bisher erschwert. Die Berücksichtigung der Regelungen
hinsichtlich der CE – Kennzeichnung der Geokunststoffe bringt weiteren Überarbeitungsbedarf.
Von den bestehenden Arbeitsgruppen, die sich an den bisherigen Kapiteln der
EBGEO orientieren, liegen derzeit erste Textvorlagen u. a. zu den "Grundsätzen der
Berechnungen" und zu dem Themenkreis "Stützkonstruktionen und Böschungen"
vor. Dabei führte die Zuordnung zu den Grenzzuständen und die Behandlung der
Sicherheitsbeiwerte der Bewehrungen zu regen Diskussionen (Bräu, 2002, [10]).
Neben der Überarbeitung der bereits existierenden Abschnitte sollen weitere Möglichkeiten
der Bewehrung mit Geokunststoffen behandelt werden. Zum Einsatzgebiet
"Bewehrte Erdkörper auf punkt- und linienförmigen Traggliedern" wurde ein Empfehlungsentwurf
in der Arbeitsgruppe fertig gestellt. Gegenstand der Vorlage ist die
Bemessung des bewehrten Erdkörpers, der den wenig tragfähigen Boden zwischen
vertikalen punktförmigen (Pfähle oder pfahlähnliche Elemente) oder linienförmigen
Traggliedern (Schlitzwände, Pfahlwände) überbrückt und die Lasten in diese Tragglieder
einleitet. Hierbei sind die Lastumlagerung im Erdkörper infolge Gewölbewirkung
ebenso zu berücksichtigen wie die Membranwirkung der Bewehrung, bei der
der wenig tragfähige Boden mehr oder weniger stark zur Mitwirkung herangezogen
wird.
Bei diesem Einsatzgebiet werden als vertikale Tragglieder vermehrt auch Bodensäulen
in unterschiedlichsten Abmessungen verwendet, die mit Geokunststoffen ummantelt
sind. Die Erarbeitung von Bemessungsempfehlungen und -anforderungen für
„Geokunststoffummantelte Säulen“ ist im Arbeitskreis vorgesehen, wegen derzeit
noch nicht geklärter Schutzansprüche verschiedener Hersteller jedoch ausgesetzt
(Bräu, 2002, [10]).
Ein weiterer Themenbereich, der nicht zuletzt auf der Tagung FS-KGEO 01 der
Fachsektion "Kunststoffe in der Geotechnik" stark vertreten war und in der Praxis
große Bedeutung erlangt hat, ist die „Überbrückung von Erdeinbrüchen“ mit bewehrten
Erdkörpern. Hierzu wurde im Herbst 2001 eine neue Arbeitsgruppe eingerichtet.
Die entstehende Empfehlung behandelt sowohl Sanierungs- als auch Sicherungslösungen
im Zuge von Verkehrsbaumaßnahmen. Hierbei handelt es sich um die Sanierung
von lokal bereits eingetretenen Erdeinbrüchen sowie um präventive Sicherung
von Verkehrswegen, die über einbruchgefährdeten Gebieten hinweg geführt werden
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 7 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

müssen. Sicherungslösungen im Rahmen von Hochbaukonstruktionen werden in der
Empfehlung somit nicht behandelt.
4 Grundsätze der Sicherheitsnachweise geokunststoffbewehrter
Böschungen und Stützkonstruktionen
4.1 Geokunststoffbewehrte Böschungen und Stützkonstruktion
Eine Stützkonstruktion im Sinne der EBGEO [14] ist eine Konstruktion zur Sicherung
eines Geländesprungs, bestehend aus einem mit Geokunststoffen bewehrten Erdkörper,
dessen Außenhaut eine Neigung gegenüber der Horizontalen von mindestens
70° hat. Konstruktionen dessen Böschungsoberfläche bis zu 70° geneigt sind,
werden als bewehrte Böschungen definiert. Dies hat jedoch keine Auswirkung auf die
Art der durchzuführenden Nachweise. Ein Beispiel mit Bezeichnungen und Geometrie
ist in Abb. 4 angegeben.
Gesamthöhe H
Begrünungs- und
Erosionsschutzmatte
Böschungsneigung
Einbindetiefe T
β
Basisbreite B
Mutterboden Terrain
FÜLLBODEN
Nach EBGEO (1997):
• bewehrte Böschung: β < 70°
• bewehrte Stützkonstruktion ≥ 70°
Abb. 4: Bezeichnungen und Geometrie einer geokunststoffbewehrten Stützkonstruktion
Lagenabstand
GEOKUNSTSTOFF-
BEWEHRUNG
4.2 Zuordnung
Die geokunststoffbewehrten Böschungen und Erdkonstruktionen finden sich in der
neuen Normung DIN 1054 (Jan. 2003) im Abschnitt 12 unter den Nachweisen der
Gesamtstandsicherheit von Geländesprüngen im Sinne eines Böschungs- und Geländebruchs
nach DIN 4084. Hierbei werden im Wesentlichen die nachfolgend genannten
Erd- und Stützkonstruktionen bzw. Sicherungsmaßnahmen erfasst:
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 8 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

(2) „Hänge, Böschungen und Dämme, die nicht oder nur durch eine Oberflächenabdeckung
gesichert sind. Im Grenzzustand GZ 1 kann ein Erdkörper
mit geneigter Geländeoberfläche aufgrund seines Eigengewichtes, gegebenenfalls
auch unter zusätzlichem Einfluss von Bauwerkslasten oder infolge
einer zusätzlichen Wirkung von Strömungsdruck, in Form eines
Böschungsbruchs als Ganzes abrutschen (siehe 12.3).“
(3) „Nicht verankerte Stützbauwerke in Form von Gewichtsstützwänden, z. B.
massive unbewehrte Stützwände, Winkelstützwände, Raumgitterkonstruktionen,
Stützkonstruktionen aus Gabionen, sowie nicht gestützte, im Boden
eingespannte Wände, z. B. Spundwände, Bohrpfahlwände,
Schlitzwände, Trägerbohlwände. Sie können im Grenzzustand GZ 1 zusammen
mit dem Boden im Bereich des abgestützten Geländesprunges
als Ganzes verschoben werden oder abrutschen (siehe 12.3).“
(4) „Einfach oder mehrfach durch Anker oder Zugpfähle verankerte Stützwände,
z. B. Spundwände, Schlitzwände, Bohrpfahlwände, Trägerbohlwände,
die durch ihre Fußeinbindung waagerechte und senkrechte Kräfte in den
Baugrund übertragen können. Sie können im Grenzzustand GZ 1 zusammen
mit dem von den Ankern bzw. den Zugpfählen erfassten Boden oder
auf Gleitflächen, welche einen Teil der Zugglieder schneiden, abrutschen
(siehe 12.3).“
(5) „Konstruktive Böschungssicherungen, z. B. Hangverdübelung, Felsverankerung,
Bodenvernagelung, Elementwand, geotextilbewehrte Böschungen
und geotextilbewehrte Konstruktionen sowie Bewehrte-Erde-
Bauwerke, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Außenhaut außer
ihrem Eigengewicht keine weiteren waagerechten oder senkrechten Auflagerlasten
in den Baugrund eintragen kann. Diese Sicherungskonstruktionen
können im Grenzzustand GZ 1 zusammen mit dem von den
Zugelementen erfassten Boden oder auf Gleitflächen, welche die Zugelemente
schneiden, als Ganzes abrutschen (siehe 12.4).“
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungen beziehen sich auf die unter Abschnitt
12.1.1, Ziffer (5) beschriebenen Böschungen und Konstruktionen, für die zusätzlich
zur Böschungs- oder Geländebruchsicherheit die ausreichende Tragfähigkeit im
Rahmen des Grenzzustandes GZ 1 nachzuweisen ist.
4.3 Nachweis der Standsicherheit
Gemäß DIN 1054 (Jan. 2003) sind für Erdkörper mit Bewehrungseinlagen aus Geokunststoffen
- gleichermaßen wie für andere geotechnische Bauwerke - die Grenzzustände
der Tragfähigkeit (GZ 1) und der Gebrauchstauglichkeit (GZ 2) mit
hinreichender Wahrscheinlichkeit abzusichern. Dem Grunde nach beinhaltet die DIN
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 9 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

1054 (Jan. 2003) die gleichen grundsätzlichen Anforderungen wie die bisherige Vornorm
V DIN 1054-100, die auch der EBGEO (1997, [14]) zugrunde liegen. Abb. 5
zeigt die Zuordnung der Nachweise zu den Grenzzuständen gemäß DIN 1054 (Jan.
2003).
Grenzzustand der Tragfähigkeit
GZ 1
GZ 1A
o Sicherheit gegen Kippen
o Lage der
Sohldruckresultierenden
Abb. 5: Zuordnung der Nachweise zu den Grenzzuständen gemäß DIN 1054 (Jan. 2003)
Die Standsicherheit eines Erdkörpers mit Bewehrungseinlagen aus Geokunststoffen
ist im Regelfall nachgewiesen, wenn die sog. Grenzzustandsbedingung
∑Ed,i ≤ ∑R
d,i
(4.1)
erfüllt ist. Hierin sind:
Grenzzustand
GZ
GZ 1B GZ 1C
o Geländebruch/
Böschungsbruch
o Versagen auf inneren
Gleitlinien
o Herausziehwiderstand der
Bewehrung
o Grundbruch
o Gleitsicherheit
o Bemessungsfestigkeit der
Bewehrung
o Nachweis Anschluss der
Außenhaut
o Nachweis
Überlappung/Fugen der
Bewehrung
(Bewehrungsstöße)
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
GZ 2
o Lage der
Sohldruckresultierenden
o Verformungen der
Konstruktion
o Setzungen in der
Aufstandsfläche
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 10 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

E der Bemessungswert der Beanspruchungen
d,i
d,i
E d = Ek⋅γF
E k = charakteristischer Wert der Beanspruchung
γ = Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen
F
R der Bemessungswert der Widerstände
Rk
R d =
γR
R k = charakteristischer
Wert des Widerstandes
= Teilsicherheitsbeiwert für Widerstände.
γ R
Das Sicherheitsniveau wird konzeptionell mit Hilfe von Teilsicherheitsbeiwerten für
Einwirkungen bzw. Beanspruchungen und für Widerstände abgedeckt (Tabelle 2 und
3 der DIN 1054 (Jan. 2003)).
4.4 Grenzzustand der Tragfähigkeit GZ 1
Der Grenzzustand der Tragfähigkeit GZ 1 wird im Regelfall mit herkömmlichen
Grenzgleichgewichtsmethoden bestimmt. Für den Nachweis des Grenzzustandes
der Tragfähigkeiten müssen alle in Frage kommenden Gleitlinien untersucht und der
ungünstigste Bruchmechanismus mit der kleinsten Sicherheit ermittelt werden. Es
sind sowohl Bruchmechanismen, die Bewehrungslagen vollständig einschließen, als
auch solche, deren Gleitlinien Bewehrungslagen schneiden zu untersuchen. Als
Bruchmechanismen für geokunststoffbewehrte Erdkörper kommen in Frage:
• Bruchkörper mit geraden Gleitlinien
• Bruchkörper mit kreisförmigen Gleitlinien
• Bruchkörper mit logarithmischen Spiralen als Gleitlinien
• zusammengesetzte Bruchmechanismen mit mindestens 2 Bruchkörpern und
• geraden Gleitlinien.
Bei Einsatz von Geokunststoffen zur Stabilisierung bzw. zur Vergrößerung des Böschungswinkels
sind entsprechend DIN 1054, Abschnitt 12.4 neben dem Nachweis
der Gesamtstandsicherheit noch zusätzliche Nachweise für die eingebauten konstruktiven
Böschungssicherungen und deren Herausziehen erforderlich. Im Einzelnen
sind folgende Nachweise im GZ 1 zu führen:
• Sicherheit gegen Versagen auf Gleitlinien durch den bewehrten Erdkörper,
die die Bewehrungslagen schneiden oder zumindest tangieren (nach GZ 1C).
Dabei ist als widerstehende Größe der kleinere Wert von den beiden nachfolgenden
maßgebend, entweder:
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 11 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

− die Bemessungsfestigkeit jeder einzelnen Bewehrungslage (nach GZ 1B)
oder
− der Bemessungswert der Herausziehwiderstandskraft jeder einzelnen Bewehrungslage
aus dem umgebenden Füllboden “links“ oder “rechts“ von
der jeweiligen Gleitlinie (nach GZ 1C).
• Sicherheit gegen Versagen auf Gleitlinien durch den bewehrten Erdkörper,
die die Bewehrungslagen nicht schneiden oder nur tangieren (nach GZ 1C).
• Festigkeit von Bewehrungsanschlüssen, -fugen, -nähten und eventuellen Anschlüssen
von Konstruktionsteilen gegenüber den Einwirkungen (nach GZ
1B).
Im Unterschied zu der EBGEO vom 1997, bei der eine klare Trennlinie zwischen
„äußeren“ und „inneren“ Nachweisen gezogen wird (EBGEO (1997), Kap. 6, [14]),
wird in der Neuauflage der EBGEO der Nachweis der Standsicherheit bei Gleitlinien,
die die Bewehrungslagen schneiden und/oder tangieren, als „kombinierter Nachweis“
geführt werden. Hierbei erfolgt die Berechnung der Einwirkungen im GZ 1C,
wobei die Bemessungsfestigkeit der Bewehrung im GZ 1B ermittelt wird. Der Herausziehwiderstand
wird im GZ 1C berechnet.
4.4.1 Grenzzustand GZ 1A - Verlust der Lagesicherheit
Der GZ 1A, Versagen des Bauwerks durch Gleichgewichtverlust ohne Bruch, wird für
geokunststoffbewehrte Systeme i. d. R. nicht maßgebend.
4.4.2 Grenzzustand GZ 1C – Nachweis der Sicherheit gegen Böschungsbruch
und Geländebruch
Der Grenzzustand des Verlustes der Gesamtstandsicherheit (GZ 1C) ist gemäß DIN
1054, Abschnitt 3.1.2.7 wie folgt definiert:
„Versagen des Baugrundes, ggf. einschließlich auf oder in ihm befindlicher
Bauwerke, durch Bruch im Boden oder Fels, ggf. auch zusätzlich durch Bruch in
mittrageden Bauteilen, z. B. Böschungsbruch, Geländebruch.“
Für die Nachweise gemäß GZ 1C werden die Bemessungswerte der Einwirkungen
aus den charakteristischen Werten durch Multiplikation und die Bemessungswerte
der Widerstände aus den charakteristischen Werten durch Division mit den Teilsicherheitsbeiwerten
erhalten (s. Gl. (4.2)).
⎛ϕ⎞ ⎛ϕ = tan ϕ / γ ⎞
k
d k ϕ
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎜ k ⎟
→ ⎜ d = k / γc ⎟→
d ϕd d γd ≤ d ϕd d γd
⎜γ⎟ ⎜γ =γ ⎟
⎝ k ⎠ ⎝ d k ⋅γG
⎠
c c c E( ,c, ) R( ,c, ) (4.2)
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 12 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

Die Sicherheit ist ausreichend erfüllt, wenn für die maßgebenden Bruchmechanismen
und Bruchzustände die Grenzzustandsbedingungen nach DIN 4084 mit den
Teilsicherheitsbeiwerten des Grenzzustandes GZ 1C berücksichtigt werden:
Ed ≤ R d
(4.3)
Hierin sind:
Ed der Bemessungswert der resultierenden Beanspruchung parallel zur Gleitfläche
bzw. der Bemessungswert des Momentes der Einwirkungen um
den Gleitkreismittelpunkt.
Rd der Bemessungswert des Widerstandes parallel zur Gleitfuge bzw. der
Bemessungswert des Momentes der Widerstände um den Gleitkreismittelpunkt.
Bei Böschungen und Dämmen auf wenig scherfestem Untergrund ist auch die Sicherheit
gegen Versagen in tiefreichenden Gleitflächen (Böschungsbruch) zu untersuchen
(DIN 1054, Abschnitt 12.3, Ziffer 3).
4.4.3 Grenzzustand GZ 1B & GZ 1C – Nachweis der Tragfähigkeit von konstruktiven
Böschungssicherungen 3)
Die in DIN 1054, Abschnitt 12.4 beschriebenen Nachweise gelten neben Konstruktionen
zur Böschungssicherung sowie vernagelten oder verankerten Stützkonstruktionen
für
• Stützkonstruktionen aus bewehrtem, geschüttetem Boden, z. B. mit Metallstreifen
oder Geotextilien bewehrte Erdkörper zur Sicherung einer Böschung;
der Abschluss besteht aus einer dünnen Wandhaut oder einer leichten
Wand, die nur ihr Eigengewicht in den Baugrund übertragen kann.
• Bewehrte Stützkonstruktionen, die aus gestaffelten vorgefertigten massiven
Wandelementen bestehen; die Wandelemente werden mittels Geotextilien
verankert.
Zum Nachweis der Tragfähigkeit sind die möglichen Bruchmechanismen bzw. deren
Gleitfugen im Boden im Grenzzustand GZ 1C zu untersuchen. Hierbei sind die jeweilige
Bauweise, Geländeform, Grundwassersituation sowie die äußeren Lasten zu
berücksichtigen. Die Gleitfugen können sämtliche oder einen Teil der bewehrenden
Elemente schneiden oder auch ganz umgehen.
Folgende Anforderungen aus DIN 1054, Abschnitt 12.4 sollten für Konstruktionen
aus Geokunststoffen hier herausgestellt sein:
3) Dieser Abschnitt ist ein Extrakt aus dem Beitrag Floss, 2003, [15].
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 13 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

(1) Für die quasi-monolitisch definierte Konstruktion (geometrisch durch die
Länge der Bewehrungselemente begrenzt) ist nachzuweisen:
− die Tragfähigkeit im Grenzzustand GZ 1B (Nachweise für Flach- und
Flächengründungen, DIN 1054, Abschnitt 7: Grundbruchsicherheit,
Gleitsicherheit)
− die zulässige Lage der Sohldruckresultierenden (DIN 1054, Abschnitt
7.6.1)
− die Sicherheit gegen Geländebruch im Grenzzustand GZ 1C (s. Kapitel
4.4.2 des Beitrags).
(2) Es ist eine ausreichende Sicherheit gegen Herausziehen des Bewehrungselementes
nachzuweisen. Der Nachweis ist erbracht, wenn für den
Grenzzustand GZ 1 C die Bedingung
Ed ≤ R d
(4.4)
Erfüllt ist. Hierin sind:
Ed der Bemessungswert der Herausziehbeanspruchung (DIN
1054, Abschnitt 12.4.2).
Rd der Bemessungswert des Herausziehwiderstandes (DIN 1054,
Abschnitt 12.4.3).
Die Bemessungswerte für Herausziehwiderstände von Bewehrungselementen
ergeben sich aus den charakteristischen Werten, abgemindert mit
den Teilsicherheitswerten (DIN 1054, Tabelle 3) für den Grenzzustand GZ
1C. Die charakteristischen Werte sind nach den einschlägigen Empfehlungen
und Zulassungen zu ermitteln (DIN 1054, Abschnitt 12.4.3).
(3) Für alle Bauteile ist nach den dafür geltenden Regeln die Sicherheit gegen
Materialversagen im Grenzzustand GZ 1B nachzuweisen. Hierbei ist folgendes
zu beachten:
− Die maßgebenden Bemessungswerte der Beanspruchungen ergeben
sich aus den Bemessungswerten der Schnittgrößen (Regelungen nach
DIN 1054, Abschnitt 12.4.2)
− Für die Ermittlung der Bemessungswerte der Bauteilwiderstände sind
die in den jeweiligen Bauartnormen und einschlägigen Empfehlungen
angegebenen Materialkenngrößen und Teilsicherheitsbeiwerte maßgebend.
Zum Nachweis der Tragfähigkeit regelt somit DIN 1054 (Jan. 2003) einige grundsätzliche
Anforderungen und räumt – was wesentlich ist – den bauartspezifischen Regeln
in Empfehlungen und Zulassungen maßgebende Bedeutung im Einzelfall ein. In
diesem Kontext kommt somit den Empfehlungen der EBGEO besondere Bedeutung
zu, insbesondere bezüglich der charakteristischen Werte für die Herausziehbean-
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 14 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

spruchungen, für die boden- sowie geokunststoffspezifischen Herausziehwiderstände
sowie für die Materialkennwerte und Teilsicherheitsbeiwerte zur Bemessung der
systembedingten Bauteilwiderstände.
4.5 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit GZ 2
Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZ 2) bezieht sich auf zulässige Verformungen
bzw. Verschiebungen. Zu diesem Nachweis enthält DIN 1054 noch keine
hinreichenden Angaben. Der Grund liegt in der nach wie vor zu geringen Erfahrungsbasis
mit zulässigen und tatsächlichen Verformungen bzw. Verschiebungen der
verschiedenen Konstruktionssysteme. Wesentliche Kriterien für geokunststoffbewehrte
Konstruktionen müssten gezielt nachgeholt und vorläufig bei der Neuauflage
der EBGEO zur späteren Verifizierung vorgegeben werden. Immerhin beinhaltet die
DIN 1054, Abschnitt 12.5 einige Regeln, die für die Bemessung weiterhelfen, ohne
allerdings das hohe Sicherheitspotential von geokunststoffbewehrten Konstruktionen
angemessen zu berücksichtigen (Floss, 2001, [15]):
• Bei Böschungen in weichen bindigen Böden darf die Gebrauchstauglichkeit
anhand der Scherfestigkeit im Triaxialversuch beurteilt werden (DIN 1054,
Abschnitt 12.5, Ziffer 2).
• Bei Geländesprüngen neben Gebäuden oder Verkehrsflächen, die erhöhten
Gebrauchstauglichkeitsanforderungen unterliegen, wird je nach Einzelfall
empfohlen:
− die Einführung von Anpassungsfaktoren η < 1 für Bodenwiderstände beim
Nachweis des Grenzzustandes GZ 1C,
− die Beobachtungsmethode (vgl. DIN 1054, Abschnitt 12.5, Ziffer 3).
• Beim Nachweis der Gebrauchstauglichkeit von Stützkonstruktionen mit nicht
vorgespannten Zuggliedern ist die Verträglichkeit der Verformungen des gesamten
Systems mit den Dehnungen der Zugglieder zu prüfen (DIN 1054,
Abschnitt 12.5, Ziffer 4).
Gemäß DIN 1054, Abschnitt 12.5, Ziffer 1 decken Teilsicherheitsbeiwerte der Tabelle
2 und 3 für den Lastfall LF1 im Grenzzustand GZ 1C in der Regel auch eine ausreichende
Sicherheit gegen den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Ferner darf
auf den Nachweis der Verformung des bewehrten Erdkörpers im Regelfall bei Ansatz
der Geotechnischen Kategorie 1 und 2 nach DIN 1054 (Jan. 2003) verzichtet werden,
wenn dieses durch die Annahme eines nach den Erfahrungen ausreichenden
Sicherheitsabstandes zum Bruchzustand (z. B. geringerer Ausnutzungsgrad 1/f ≤
0,5) sichergestellt wird. Sofern keine gesicherten Erfahrungen oder Messwerte für
vergleichbare Konstruktionen in dieser Bauweise vorliegen (vgl. DIN 1054), an denen
die Verformungsberechnungen kalibriert werden können, ist bei Konstruktionen, die
der Geotechnischen Kategorie 3 nach DIN 1054 zuzuordnen sind, die Beobachtungsmethode
unabhängig vom zu führenden Verformungsnachweis anzuwenden.
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 15 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

5 Innovative versuchstechnische Möglichkeiten zur Untersuchung
und Optimierung von Verbundkonstruktionen
Für den Grenzzustand der Tragfähigkeit von geotechnischen Konstruktionen wird in
den üblichen auf Starrkörpermechanismen beruhenden Berechnungsverfahren davon
ausgegangen, dass sich im Erdstoff kinematisch mögliche, diskrete Gleitflächen
ausbilden. Diese Gleitflächen können innerhalb von Erdstoffen und in den Schnittgrenzen
zwischen Erdstoffen und anderen Konstruktionselementen liegen. Für die
Standsicherheitsnachweise werden nach dem EULER’schen Schnittprinzip an den
Schnittufern die jeweils wirksamen Kraftvektoren angetragen, wobei sich die haltenden
Komponenten meist aus Reibungskräften und ggf. Kohäsions- oder Adhäsionskräften
zusammensetzen. Je nach der Lage der Gleitfläche ist somit zwischen der
inneren Reibung von Erdstoffen und der äußeren Reibung in deren Schnittgrenzen
zu anderen Bauteilen zu untersuchen [20]. Exemplarisch sind in Abb. 6 die Scher-,
Reibungs- und Herausziehwiderstände an den Schichtgrenzen einer geokunststoffbewehrten
Stützkonstruktion dargestellt, die für die Nachweise der Standsicherheit
unerlässlich sind.
Reibungswiderstand
Füllboden/ Geokunststoff
Herausziehwiderstand
Füllboden/ Geokunststoff
Beidseitiger
Reibungswiderstand
Scherwiderstand
Füllboden/ anstehender Boden
Terrain
Scherwiderstand
Füllboden/ Füllboden
Abb. 6: Scher-, Reibungs- und Herausziehwiderstände bei den Nachweisen der Standsicherheit einer
geokunststoffbewehrten Stützkonstruktion
Demzufolge erfordert eine sichere und wirtschaftliche Bemessung von anspruchsvollen
Konstruktionen mit Geokunststoffeinlagen, die vorwiegend für Bewehrungszwecke
verwendet werden, genaue Kenntnis über die „Reibungseigenschaften“ in den
Schichtgrenzen zwischen verschiedenen Geokunststoffen sowie zwischen Geokunststoffen
und Geomaterialien. Dieser ist unter anderem von der Partikelgröße und
-form des Geomaterials, der Materialeigenschaft und der Oberflächenbeschaffenheit
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 16 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

des Geokunststoffs sowie von der örtlich wirkenden Überlagerungsspannung abhängig.
Zur Einschätzung der Hauptversagensmechanismen eines geokunststoffbewehrten
Erdkörpers werden üblicherweise Scher-, Reibungs- und Pull-Out-Versuche durchgeführt.
Folglich ist es von großem Interesse, ein Prüfgerät zur Ermittlung dieses
Grenzflächenreibungsbeiwerts für die unterschiedlichen Versagensmechanismen zu
benutzen, das eine Anpassung der Versuchsrandbedingungen an die in-situ Verhältnisse
ermöglicht und zugleich negative Prüfgerät-Konfigurationseffekte auf das Versuchsergebnis
weitgehend eliminiert. Aus dieser Notwendigkeit wurde am Institut für
Geotechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg – in Kooperation mit
der Fa. Wille GeoTechnik GmbH, Göttingen – nach dem aktuellen Stand der Versuchstechnik
entsprechend und nach den Vorgaben der neuen Normen (z. B. DIN
18137-3: 2002-08) ein Großrahmenschergerät mit 500 mm x 500 mm Scherfläche,
einer Probenhöhe von 200 mm, einer maximalen Normalspannung bis zu 600 kN/m 2
sowie einer max. Scher- bzw. Herausziehkraft von 125 kN konstruiert und gebaut.
Hierdurch wird die Bestimmung der für die Bemessung erforderlichen Parameter in
einer Art und Weise ermöglicht, die weitgehend den in-situ Verhältnissen anpassbar
ist. Mit anderen Worten: Die Untersuchung von grobkörnigen Erdstoffen bis zu einem
Größtkorndurchmesser von 45 mm sowie größeren Normalspannungen und Scher-
bzw. Herausziehwegen.
Eine schematische Darstellung des Geosynthetik-Boden-Interaktionsprüfgeräts (IPG)
im Querschnitt ist in Abb. 7 bzw. ein Foto in Abb. 8 dargestellt.
Vortrieb
T
S
Klemmbackeneinheit A
K
S
A
Großrahmenschergeräteeinheit
H
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 17 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay
P
500 mm
Abb. 7: Schematische Darstellung des Geosynthetik-Boden-Interaktionsprüfgeräts (IPG)
H
A
Klemmbackeneinheit B
200 mm
K

5.1 Das Geosynthetik-Boden-Interaktionsprüfgerät – IPG
Wie aus den Abbildungen 7 und 8 ersichtlich ist, besteht das Interaktionsprüfgerät im
Wesentlichen aus den beiden Hauptelementen:
Abb. 8: Geosynthetik-Boden-
Interaktionsprüfgerät (IPG)
• „Großrahmenschergeräteeinheit“ mit
parallel geführtem, optional vertikal verschieblichem
oberen Rahmen
und
• den neu entwickelten „Klemmbackeneinheiten“.
Die modulare Bauweise des Prüfgeräts
ermöglicht vielfältige, reproduzierbare mechanisch
saubere kinematische und kinetische
Randbedingungen im geprüften
Material oder Materialverbund. Ferner gewährleisten
die neu entwickelten, modularen
Einspannklemmeinheiten die Fassung
eines breiten Spektrums von Geokunststoffen,
die weitgehend weder ein Klemmbruch
noch eine Schwächung des zu prüfenden
Materials verursachen.
Die Konstruktion des vollautomatischen Interaktionsprüfgeräts mit integrierter Pull-
Out-Einrichtung ermöglicht die Durchführung von
• direkten Scherversuchen,
• Reibungsversuchen,
• Pull-Out-Versuchen
sowie
• eine Reihe, gegenüber der heutigen Geosynthetik Prüfpraxis, innovativer
Scher-, Reibungs- und Pull-Out-Versuchsarten [Aydogmus et al. [3], [4], [5], [6]
und [7]]
mit leicht reproduzierbaren – den in-situ Verhältnissen anpassbaren – Randbedingungen.
Das Prüfgerät ist mit einer grundlegenden Konfiguration an Kraft- und Wegmessaufnehmern
ausgerüstet. Das elektronische System der Versuchseinrichtung stellt für
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 18 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

erweiterte Messaufgaben mit einer speziellen messtechnischen Ausrüstung eine
Infrastruktur bereit. Die Datenerfassung wird mit einem gesonderten Messdatensammler
abgewickelt und zur Überwachung, Berechnung und Auswertung in einen
Rechner eingespeist.
Die Software zur Steuerung und Regelung des Prüfgeräts sowie des Messprogramms
zur Messdatenerfassung und -verarbeitung wurde mit dem Programmsystem
LabVIEW von National Instruments entwickelt. Die Eigenentwicklung der
Software hat den Vorteil, dass in bestimmtem Rahmen Spielraum für individuelle
Anforderungen geschaffen wird, der für Forschungszwecke bedeutungsvoll ist. Die
Versuchsauswertung und Protokollierung der Messergebnisse erfolgt mit dem Programm
Microsoft EXCEL. Die Gestaltung des Versuchsprotokolls kann den individuellen
Bedürfnissen angepasst werden.
Das Ende 2002 fertiggestellte Interaktionsprüfgerät konnte erfolgreich in Betrieb
genommen werden. Nach der Testphase ist das Gerät nunmehr voll in den Labor-
und Forschungsbetrieb integriert. Eine intensive Nutzung findet bereits im Rahmen
unserer Forschungsarbeiten und Dienstleistungen statt.
Ziel eines Versuchsprogramms am Institut für Geotechnik ist es, die Interaktion von
Boden-Geosynthetik-Verbundsystemen mit Hilfe von Scher-, Reibungs- und Pull-Out-
Versuchen zu erforschen. Anknüpfend an die experimentellen Ergebnisse sollen
numerische Modellierungen zusätzliche Informationen zu dem Scher- und Deformationsverhalten
von Boden-Geosynthetik-Verbundsystemen liefern. Die Intention der
Untersuchungen besteht darin, über das Systemverhalten einfache, praxistaugliche
Verbesserungen zu entwickeln, die eine noch genauere und noch wirtschaftlichere
Bemessung von geokunststoffbewehrten Erdkörpern ermöglicht.
5.2 Numerische Modellierung von Verbundsystemen aus Geomaterialien und
Geokunststoffen
Parallel an die experimentellen Ergebnisse werden zwei- und dreidimensionale numerische
Modellierungen von Verbundsystemen mit den Programmsystemen
• PFC 2D und 3D - Distinct-Element-Methode (DEM)
• FLAC 2D und 3D - Finite-Difference-Method (FDM)
• PLAXIS - Finite-Elemente-Methode (FEM)
durchgeführt, die zusätzliche Informationen zu den Scher- und Deformationsverhalten
sowie der Spannungsverteilung im und am Probekörper liefern.
Die Abb. 9 zeigt die Ergebnisse einiger numerischen Modellierung von Verbundsystemen
aus Geomaterialien und Geokunststoffen bei unterschiedlichen Anwendungsgebieten
der Geokunststoffe: bewehrtes Stützbauwerk, Hohlraum- bzw.
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 19 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

Erdfallüberbrückung eines Eisenbahndamms und Herausziehversuchs mit dem Programmsystem
PFC. Beim letztgenannten sind die mit dem Herausziehen mobilisierten
Zugkräfte im Bewehrungsmaterial und die Spannungen im Boden dargestellt. Die
numerische Analyse gibt u. a. Aufschluss über die Herausziehkraft und die Verschiebungen
bei verschiedenen Spannungsniveaus entlang der Bewehrung.
Abb. 9: Ergebnisse der numerischen Modellierung von Verbundsystemen aus Geomaterialien und Geokunststoffen
6 Zusammenfassung
Die EBGEO ist die erste deutsche Zusammenfassung des erreichten Wissensstandes
für die ingenieurmäßige Bauweise und Anwendung der Geokunststoffe bei Bewehrungsaufgaben.
Sie wurden im Rahmen der europäischen Harmonisierung der
Normen auf die Anwendung des neuen Sicherheitskonzepts (probabilistisches Sicherheitskonzept)
gemäß DIN-V 1054-100 ausgerichtet. Jedoch wurde diese Norm
nicht bauaufsichtlich eingeführt. Die EBGEO befindet sich derzeit in Überarbeitung.
Im Vordergrund der Überarbeitung der EBGEO stehen im Wesentlichen neben der
Aufnahme bisher nicht beschriebener Anwendungen, die Berücksichtigung der Neu-
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 20 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

fassung der DIN 1054 (Jan. 2003) bzw. die Berücksichtigung der Regelungen hinsichtlich
der CE – Kennzeichnung der Geokunststoffe.
Gemäß DIN 1054 (Jan. 2003) sind für Erdkörper mit Bewehrungseinlagen aus Geokunststoffen
- gleichermaßen wie für andere geotechnische Bauwerke - die Grenzzustände
der Tragfähigkeit (GZ 1) und der Gebrauchstauglichkeit (GZ 2) mit
hinreichender Wahrscheinlichkeit abzusichern. Dem Grunde nach beinhaltet die DIN
1054 (Jan. 2003) die gleichen grundsätzlichen Anforderungen wie die bisherige Vornorm
V DIN 1054-100, die auch den EBGEO (1997, [14]) zugrunde liegen.
Ein wesentlicher Unterschied zu der EBGEO von 1997, bei der eine klare Trennlinie
zwischen „äußeren“ und „inneren“ Nachweisen gezogen wird (EBGEO (1997), Kap.
6, [14]), wird in der Neuauflage der EBGEO der Nachweis der Standsicherheit bei
Gleitlinien, die die Bewehrungslagen schneiden und/oder tangieren, als „kombinierter
Nachweis“ geführt werden. Hierbei erfolgt die Berechnung der Einwirkungen im GZ
1C, wobei die Bemessungsfestigkeit der Bewehrung im GZ 1B ermittelt wird. Der
Herausziehwiderstand wird im GZ 1C berechnet.
Außerdem lässt die neue Normung DIN 1054 einige Operationsfreiräume offen, wie
z. B., dass die Nachweise der GZ 2 hinreichend berücksichtigt sind, wenn für den
Grenzzustand GZ 1B zusammen mit den charakteristischen Schnittgrößen bereits
Verformungen mit berücksichtigt sind, die es für wirtschaftliche Lösungen zu nutzen
gilt.
In den letzten Jahren hat sich das Einsatzgebiet des ökonomischen Baumaterials
„Geokunststoff“ in der Geotechnik für das Bauwesen, den Bergbau und den Umweltschutz
erweitert, und ihre Verwendung hat aufgrund technischer und wirtschaftlicher
Vorteile gegenüber konventionellen Baustoffen stetig zugenommen.
Trotz aller Anwendungserfolge darf nicht verkannt werden, dass die Geokunststoffe
auf dem Baustoffmarkt die mit Abstand jüngste Baustoff-Familie darstellen. Neben
den klassischen vier Baustoffen
• mineralische Baustoffe / Steine und Erden
• Holz
• Stahl
• Beton / Stahlbeton
mit teilweise Jahrtausende alten Bauerfahrungen erscheint die Anwendung von Geokunststoffen
sehr kurz.
Diesbezüglich wird am Institut für Geotechnik der technischen Universität Bergakademie
Freiberg - die durchaus wesentliche „Verbundmechanik“ der Geokunststoff-
Geomaterial-Verbundsystemen - experimentell mit einem neu entwickelten und ge-
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 21 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

auten Großrahmenschergerät mit kombinierter Herauszieheinrichtung und numerisch
mit 3 unterschiedlichen Programmsystemen in 2D und 3D erforscht. Hiermit
wird das Ziel verfolgt, die Verbundmechanik zu hinterleuchten und über das Systemverhalten
einen Beitrag zur – auch im internationalen Rahmen – Fortentwicklung von
sicheren und wirtschaftlichen Anwendungen und Bemessungen von Geokunststoffen
im innovativen Ingenieurbau zu liefern.
7 Literaturhinweise
[1] KLAPPERICH, H., AYDOGMUS, T. (2003): Weiterbildungsseminar an der TU Bergakademie
Freiberg: Sicherheitsnachweise in der Geotechnik - Bemessung – neue DIN
1054 = EC 7 & EC 8 – die europäische Einbettung = 4. April 2003, Freiberg.
[2] AYDOGMUS, T (2003): Grundlagen der Sicherheitsphilosophie in der Geotechnik.
Weiterbildungsseminar an der TU Bergakademie Freiberg: Sicherheitsnachweise in der
Geotechnik - Bemessung – neue DIN 1054 = EC 7 & EC 8 – die europäische Einbettung
= 4. April 2003, pp. 17, refs. 24, Freiberg.
[3] AYDOGMUS, T.; KLAPPERICH, H. (2003): Geosynthetik-Boden-Interaktionsprüfgerät
zur Experimentellen Veranschaulichung der Interaktion von Boden-Geosynthetik-
Verbundsystemen – Erste Ergebnisse. Proceedings zur 8. In-formations- und Vortragsveranstaltung
über "Kunststoffe in der Geotechnik", Hrsg. R. Floss, Geotechnik Sonderheft,
pp. 67-68, refs. 5, München.
[4] AYDOGMUS, T.; TAMASKOVICS, N.; KLAPPERICH, H. (2001): Geosynthetik-Boden-
Interaktionsprüfgerät zur Erfassung komplexer Randbedingungen mit optimaler Praxisanwendung.
Proceedings zur 7. Informations- und Vortragsveranstaltung über "Kunststoffe
in der Geotechnik", Hrsg. R. Floss, Geotechnik Sonderheft, pp. 189-197, refs. 7,
München.
[5] AYDOGMUS, T.; TAMASKOVICS, N.; KLAPPERICH, H. (2001): Geosynthetik-Boden-
Interaktionsprüfgerät am Institut für Geotechnik. Veröffentlichungen des Instituts für
Geotechnik der TU Bergakademie Freiberg, Heft 2001-1, pp. 115-131, refs. 9,
Freiberg.
[6] AYDOGMUS, T.; TAMASKOVICS, N.; KLAPPERICH, H. (2002): Enhanced shearpullout-testing
device for the examination of the interaction behaviour of soilgeosynthetic-compound-systems.
Proceedings zur 7. icg - Seventh International Conference
on Geosynthetics, 22.-27. September 2002, Nice, ISBN 90 5809 523 1, pp.
1305-1308, refs. 12, Nice, France.
[7] AYDOGMUS, T.; TAMASKOVICS, N.; KLAPPERICH, H. (2003): Neues Großrahmenschergerät
mit integrierter Herausziehversuchseinrichtung zur Untersuchung von grobkörnigen
Erdstoffen und großmaschiger Geogitter. Veröffentlichungen des Instituts für
Geotechnik der TU Bergakademie Freiberg, Heft 2003-1, ISBN 3-86012-204-5, pp.
169-177, refs. 9, Freiberg.
[8] AYDOGMUS, T.; TAMASKOVICS, N.; KLAPPERICH, H.; SCHICK, R. (MÄRZ 2001):
Geosynthetik-Geomaterial-Prüfgerät. Anmeldung auf Erteilung eines Patents, Deutsches
Patent- und Markenamt, 15. März 2001, Aktenzeichen: 10112986.6. Patentschrift.
(unpubl.)
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 22 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay

[9] AYDOGMUS, T.; TONDERA, D.; KLAPPERICH, H.; ALEXIEW, D. (2003): Einsatzmöglichkeiten
von Geokunststoffen bei der Sanierung von Schäden durch den Altbergbau.
3. Altbergbau-Kolloquium, 6.-8. November 2003, Freiberg, Verlag Glückauf GmbH –
Essen, ISBN 3-7739-5989-3, pp. 302-319, refs. 23.
[10] BRÄU, G. (2002): Arbeitskreis 5.2: Berechnung und Dimensionierung von Erdkörpern
mit Bewehrungseinlagen aus Geokunststoffen. Stand: 18.12.2002, www.dggt.de.
[11] DIN 1054 (2003-01): Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau. Beuth
Verlag GmbH, Berlin.
[12] DIN 4084 (1981-07): Baugrund – Gelände- und Böschungsbruchberechungen.
Beuth Verlag GmbH, Berlin.
[13] E DIN EN ISO 10318 (2001-02): Geokunststoffe - Geotextilien, geotextilverwandte
Produkte, Dichtungsbahnen und geosynthetische Tondichtungsbahnen - Begriffe und
ihre Definitionen. Beuth Verlag GmbH, Berlin.
[14] EBGEO - DEUTSCHE GESELLSCHAFT FÜR GEOTECHNIK e. V. (DGGT) (1997):
Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO). Verlag Ernst & Sohn,
1997, 174 S., Berlin, ISBN 3-433-01324-1.
[15] FLOSS, R. (2001): Normative Sicherheitsnachweise für geokunststoffbewehrte Böschungen
und Stützkonstruktionen. Proceedings zur 7. Informations- und Vortragsveranstaltung
über „Kunststoffe in der Geotechnik“, Hrsg. R. Floss, Geotechnik
Sonderheft, pp. 3-9, München.
[16] HEROLD, A.; AYDOGMUS, T. (2002): Innovatives Bauen mit Geosynthetics. Geo2002,
Fachkolloquium GEOTECHNIK im BAUWESEN - Grundbau - Felsbau - Spezialtiefbau.
Veröffentlichungen des Instituts für Geotechnik der TU Bergakademie Freiberg, Heft
2002-2, ISBN 3-860 12-190-1, pp. 99-113, refs. 11, Freiberg.
[17] JAECKLIN, F. P. (2002): Bemessung geokunststoffbewehrter Stützmauern und Steilböschungen:
Grundlagen, Methoden und Vorgehen. Fachtagung des SVG zum Thema
„Bauen mit Geokunststoffen“, 1. März 2002, pp. 11, EMPA, Dübendorf, Schweiz.
[18] KLAPPERICH, H.; AYDOGMUS, T.; (2002): Flächenrecycling mit Geosynthetics –
Brachflächen und Bergbaufolgelandschaft. 5. Sächsisches Bautextilien-Symposium
"Bautex 2002 – Straßen- und Ingenieurbau", pp. 9, refs. 8, Chemnitz.
[19] MALUCHE, E. (1976): Was ist „Bewehrte Erde“ ?. Tiefbau, Ingenieurbau, Straßenbau
(TIS) 8, pp. 523 – 527, refs. 12.
[20] STOEWAHSE, C. (2001): Ermittlung des Reibungsverhaltens von Geokunststoffen und
Erdstoffen im Rahmenschergerät. Mitteilungen Institut für Grundbau, Bodenmechanik
und Energiewasserbau, Universität Hannover, Heft 57, Eigenverlag.
[21] THURLWELL, P., NACIRI, O., HUYBREGTS, T. (2004): A comparison of national
design standards for the design of reinforced soil retaining walls. Proceedings zur 3.
EuroGeo – Geosnthetics Conference, Geotechnical Engeneering with Geosynthetics.
Hrsg. R. Floss, G. Bräu, M. Nußbaumer, K. Laackmann, pp. 399-403, ref. 7, München.
Weiterbildungsseminar DIN 1054 (neu), 02.04.2004, Freiberg – 23 –
Aydogmus, T., Klapperich, H. Stand: 12.01.2008 / Ay