Überblick und Langzeit- erfahrungen „Reinforced Earth“
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Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
<strong>„Reinforced</strong> <strong>Earth“</strong> – overview and long-term experience<br />
Von Marko Brüggemann, Seevetal bei Hamburg (D)<br />
Mit 26 Abbildungen <strong>und</strong> 1 Tabelle (Eingelangt am 19. Jänner 2010)<br />
Dipl.-Ing.<br />
Marko Brüggemann<br />
Kurzfassung<br />
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“<br />
kann als eine der bedeutendsten<br />
Innovationen im Bereich der Geotechnik<br />
angesehen werden. In den 1960iger<br />
Jahren begann der Siegeszug<br />
<strong>und</strong> ist bis heute ungebremst. Dafür<br />
sprechen insgesamt mehr als 36 Millionen<br />
Quadratmeter errichteter Bewehrte-Erde-Konstruktionen<br />
weltweit<br />
<strong>und</strong> die 2 Millionen Quadratmeter,<br />
die jährlich hinzukommen. Zahlreiche<br />
Anwendungsmöglichkeiten, darunter<br />
über 50 m hohe Wände, Wände in<br />
Erdbebengebieten <strong>und</strong> hoch belastete<br />
Wände wie z.B. Brückenwiderlager<br />
untermauern die positiven Erfahrungen mit der Bauweise. Nach<br />
nunmehr über 40 Jahre Erfahrung <strong>und</strong> zahlreichen positiven Erkenntnissen<br />
bezüglich der Dauerhaftigkeit von Bewehrte-Erde-<br />
Konstruktionen sollte in Zukunft keine Skepsis bezüglich des<br />
Einsatzes des Bauverfahrens in Österreich <strong>und</strong> Deutschland<br />
bestehen.<br />
Abstract<br />
Reinforced Earth is one of the major geotechnical innovations.<br />
The triumphal procession begun in the 1960ies and is still continuing.<br />
36 million square meter of Reinforced Earth structures<br />
world wide and 2 million square meter a year are validating this<br />
in an impressing way. A huge variety of applications such as<br />
50 m high walls, walls in seismic areas and highly loaded walls<br />
e.g. bridge abutments are backing up this experience. After<br />
more than 40 years of positive expertise regarding durability of<br />
Reinforced Earth structures there should be no longer any<br />
prejudices concerning the use of this technique in Austria and<br />
Germany.<br />
Abb. 1.: Erste deutsche Bewehrte-Erde-Stützwand<br />
in Raunheim<br />
(System TerraClass, 1976)<br />
1. Einleitung<br />
Bis heute wurden weltweit mehr als 36 Millionen Quadratmeter<br />
Bewehrte-Erde-Konstruktionen errichtet. Jährlich kommen<br />
ca. 2 Mio. Quadratmeter hinzu. In Österreich <strong>und</strong> Deutschland<br />
stehen davon nur ca. 71.500 m² (ca. 0,2%). Mit dem Begriff<br />
„Bewehrte Erde“ werden meistens mit Geotextilien bewehrte<br />
Steilböschungen assoziiert. Historisch gesehen geht das Bauverfahren<br />
jedoch auf das Prinzip „La Terre Armée“, ein mit Stahlbändern<br />
bewehrten Reibungsboden zurück, mit dem hauptsächlich<br />
vertikale Stützwände errichtet werden. Die Gründe für<br />
die offensichtliche Nichtwahrnehmung des Bauverfahrens bei<br />
den Bauherren, Planern <strong>und</strong> bauausführenden Firmen liegen<br />
offensichtlich in Bedenken bezüglich der Dauerhaftigkeit der<br />
Stahlbewehrungsbänder <strong>und</strong> der Anwendung eines für sie neuen<br />
Verfahrens. Doch wo wären wir heute ohne den Pioniergeist<br />
vorangegangener Generation wie z.B. G. Wayss, A. Freytag<br />
<strong>und</strong> E. Freyssinet? Es gäbe wahrscheinlich keine Spannbetonbrücken,<br />
ohne welche heutige Brückenkonstruktionen kaum<br />
vorstellbar <strong>und</strong> kosteneffizient wären. Dieser Artikel soll dazu<br />
dienen, das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ erneut vorzustellen,<br />
<strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong> aufzuzeigen <strong>und</strong> vor allem die Angst vor<br />
dem Einsatz dieses Verfahrens zu nehmen.<br />
2. Geschichte des Bauverfahrens<br />
Das Bauverfahren wurde von dem französischen Ingenieur<br />
Henry Vidal entwickelt <strong>und</strong> im Jahre 1963 patentiert. Es ist<br />
das Ergebnis von Intuition, langjähriger Forschung <strong>und</strong> folgt<br />
dabei einer einfachen Idee: die Schaffung eines äußerst festen<br />
Verb<strong>und</strong>körpers durch die Kombination von Erdschüttungen<br />
<strong>und</strong> Bewehrungsbändern. Die Bewehrungsbänder nehmen die<br />
Zugkräfte auf <strong>und</strong> tragen diese über Reibung in den Boden ab.<br />
Sie bestehen aus verzinkten Stahlbändern mit aufgewalzten<br />
Querrippen. An der Luftseite wird der Bewehrte-Erde-Körper<br />
von einer Außenhaut abgeschlossen. Diese besteht wahlweise<br />
aus Stahlbetonfertigteilen, Stahlblechen oder Stahlgittermatten.<br />
Die Bewehrungsbänder werden kraftschlüssig mittels einer<br />
Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009 1
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
Schraubverbindung mit der Außenhaut verb<strong>und</strong>en. Somit lassen<br />
sich sehr hohe vertikale Stützwände errichten (57 m, Ehime<br />
Shikoku, Japan). Vidal stellte das Bauverfahren in diversen<br />
Veröffentlichungen [1,2] vor. Durch seine geringen Kosten, die<br />
geringe Errichtungszeit, hohe Tragfähigkeit <strong>und</strong> Dauerhaftigkeit<br />
verbreitete sich das Bauverfahren schnell weltweit <strong>und</strong> zählte<br />
innerhalb kürzester Zeit auch in vielen europäischen Ländern<br />
zur Standardbauweise.<br />
Erste Bauwerke in Deutschland gab es ab 1976 [3, 4]. In diesem<br />
Jahr gründete sich auch die Bewehrte Erde Ingenieurgesellschaft<br />
mbH. Nach Erfahrungen von bereits zehntausenden von<br />
Quadratmetern errichteter Bewehrte-Erde-Stützwände weltweit<br />
berichteten auch Floss <strong>und</strong> Thamm [5] sowie Steinfeld [6]<br />
über dieses innovative Bauverfahren. Maluche [7] stellte die<br />
Vorteile des Bauverfahrens zusammen <strong>und</strong> verglich die Kosten<br />
mit denjenigen von konventionellen Stützwänden. Nach ersten<br />
umfangreichen Messungen der B<strong>und</strong>esanstalt für Straßenwesen<br />
(BASt) an einer Bewehrte-Erde-Stützwand unter der BAB<br />
A8 bei Fremersdorf [8] <strong>und</strong> den bis dato gesammelten Erfahrungen<br />
wurden im Januar 1977 die „Vorläufigen Richtlinien für die<br />
Anwendung des Bauverfahrens Bewehrte Erde“ [9] durch den<br />
deutschen B<strong>und</strong>esminister für Verkehr veröffentlicht. Es dauerte<br />
weitere acht Jahre bis nach erneuter Überprüfung <strong>und</strong> Überarbeitung<br />
die „Bedingungen für die Anwendung des Bauverfahrens<br />
Bewehrte Erde“ [10] durch ein allgemeines R<strong>und</strong>schreiben<br />
Nr. 4/1985 vom B<strong>und</strong>esminister für Verkehr für den Straßenbau<br />
eingeführt worden sind. Trotz positiver Erfahrungen aus mehr<br />
als 20 Jahren der Anwendung des Bauverfahrens wurde die<br />
Dauerhaftigkeit der verzinkten Stahlbewehrungsbänder angezweifelt.<br />
Dazu wurde ein mehrjähriges vom Verkehrsministerium<br />
finanziertes Forschungsprogramm initiiert. Bei diesem wurden<br />
sowohl unverzinkte als auch verzinkte Bewehrungsbandabschnitte<br />
in verschieden aggressive Böden ausgelagert <strong>und</strong> der<br />
Verlauf der Korrosion untersucht. Über die Ergebnisse berichtet<br />
Nürnberger [11] erstmals im Jahr 1984. Trotz einer durchweg<br />
positiven Beurteilung des Korrosionsverhaltens, zahlreicher realisierter<br />
Bauwerke in Deutschland <strong>und</strong> bahnbrechender Erfolge<br />
im Ausland setzte sich das Bauverfahren in Deutschland <strong>und</strong><br />
Österreich nicht richtig durch. Da der Wissensstand der Richtlinien<br />
nunmehr über 30 Jahre alt, das Tragverhalten sehr genau<br />
bekannt ist <strong>und</strong> aufgr<strong>und</strong> zahlreicher gewonnener Erkenntnisse<br />
<strong>und</strong> Erfahrungen, veranlasste die Forschungsgesellschaft für<br />
Straßen <strong>und</strong> Verkehrswesen (FGSV) die alten „Bedingungen“ zu<br />
überarbeiten. In Kürze werden diese durch ein Merkblatt zum<br />
Außenhaut<br />
Montagef<strong>und</strong>ament<br />
Bewehrte-Erde-Körper<br />
Abb. 2.: Begriffsbestimmungen<br />
Überschüttboden<br />
Füllboden Bewehrung<br />
Hinterfüllboden<br />
ggf. Abdichtung<br />
<strong>und</strong> Dränage<br />
Bauverfahren „Bewehrte Erde“ ersetzt. Die alten „Bedingungen“<br />
sollen dann zurückgezogen werden. Einige Änderungen zu den<br />
alten Vorschriften sind in [23] bereits angekündigt worden.<br />
3. Bemessung <strong>und</strong> Tragverhalten<br />
Streng genommen erfolgt die Bemessung von Bewehrte-<br />
Erde-Stützwänden derzeit noch nach den „Bedingungen für die<br />
Anwendung des Bauverfahrens Bewehrte Erde“ [10]. Da diese<br />
Richtlinie weder auf dem neuen Teilsicherheitskonzept beruht,<br />
noch den aktuellen Stand der Technik repräsentiert, werden<br />
sämtliche Bewehrte-Erde-Stützwände in der Zeit bis zur voraussichtlichen<br />
Veröffentlichung des Merkblatts [18] im Frühjahr<br />
2010 bereits nach den neuen Richtlinien bemessen.<br />
Das Tragverhalten <strong>und</strong> der innere Verformungsmechanismus<br />
von Bewehrte-Erde-Konstruktionen unterscheiden sich gr<strong>und</strong>legend<br />
von dem konventionell rückverankerter Stützwände. Bei<br />
letzteren wirkt der Erddruck auf die Rückseite der biegesteifen<br />
Wand <strong>und</strong> wird über die Anker bzw. das Fußauflager in den Untergr<strong>und</strong><br />
abgetragen.<br />
Bei einer Bewehrte-Erde-Konstruktion entstehen die Kräfte in<br />
den Bewehrungselementen überwiegend durch Reibung zwischen<br />
den Bändern <strong>und</strong> dem Boden. Der Boden verschiebt sich<br />
in einem statisch aktiven Bereich hinter der Außenhaut nach<br />
außen, wird aber durch die nahezu dehnstarren Bewehrungselemente<br />
an dieser Verformung behindert. Auf diese Weise werden<br />
Reibungskräfte mobilisiert, die den Erddruck aufnehmen.<br />
Die Größe des verbleibenden Erddrucks an der Rückseite der<br />
Außenhaut ist kleiner als der aktive Erddruck. Sie hängt von der<br />
Steifigkeit der Außenhaut ab. Je flexibler die Außenhaut ist, desto<br />
kleiner ist der verbleibende Erddruck.<br />
Form <strong>und</strong> Größe des statisch aktiven Bereichs hinter der Wand<br />
sind von der Dehnsteifigkeit der Bewehrungselemente abhängig.<br />
Für Stahlbänder wurde die Verbindungslinie der Orte, an<br />
denen die maximalen Zugkräfte in den Bändern wirken <strong>und</strong> den<br />
aktiven Bereich begrenzen, mit Hilfe zahlreicher Messungen<br />
ermittelt. Der Abstand von der Wandrückseite ändert sich mit<br />
der Tiefenlage des Bandes <strong>und</strong> geht am Wandfuß auf Null. Hier<br />
wirkt die Maximalzugkraft unmittelbar hinter der Wand. Verbindet<br />
man die Orte, an denen die Maximalzugkraft wirkt, erhält<br />
man eine Linie Maximaler Zugkräfte (LMZ), die den aktiven vom<br />
passiven Bodenbereich trennt.<br />
Im statisch aktiven Bereich wird der Erddruck über Reibung von<br />
den Bändern aufgenommen; im passiven Bereich werden die<br />
Bandzugkräfte über Reibung in den Boden abgeleitet.<br />
p g g<br />
2 Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009<br />
Hm<br />
0,4 Hm<br />
D<br />
0,3 Hm<br />
1 2<br />
La Lp H1 He<br />
0,2 Hm<br />
�t<br />
Linie maximaler<br />
Zugkräfte (LMZ)<br />
H2<br />
1<br />
aktiver Bereich<br />
2 passiver Bereich<br />
Abb. 3.: Linie maximaler Zugkräfte als Grenze zwischen aktivem <strong>und</strong><br />
passivem (widerstehendem) Bereich für gerippte Bewehrungsbänder,<br />
Definition der maßgebenden Höhe H m
3.1. Äußere Standsicherheit<br />
Der Bewehrte-Erde-Körper wird für die Nachweise der äußeren<br />
Standsicherheit als quasi starrer Verb<strong>und</strong>körper behandelt. Für<br />
dieses Stützbauwerk können dann die Nachweise wie für ein<br />
konventionelles Stützbauwerk (z.B. Winkelstützwand aus Stahlbeton)<br />
erfolgen. Dabei sind gemäß deutscher Normung folgende<br />
Nachweise zu erbringen:<br />
– Nachweis der Kippsicherheit (Nachweis, dass die Resultierende<br />
der am Bewehrte-Erde-Körper angreifenden Kräfte die<br />
Sohlfuge im Kern schneidet)<br />
– Nachweis der Sicherheit gegen Gleiten nach DIN 1054<br />
– Nachweise der Sicherheit gegen Gr<strong>und</strong>bruch nach DIN 4017<br />
– Nachweis der Sicherheit gegen Geländebruch nach<br />
DIN 4084<br />
3.2 Innere Standsicherheit<br />
Die Nachweise der inneren Standsicherheit stellen die eigentliche<br />
Bemessung der Bewehrte-Erde-Stützwände bzw. ihrer<br />
Bestandteile wie Außenhautplatten, Bewehrungsbandlängen,<br />
-querschnitte <strong>und</strong> -anzahl sowie deren Anschlüsse an die Außenhaut<br />
dar. Es sind u.a. folgende Nachweise zu erbringen:<br />
– Nachweis der Sicherheit gegen Herausziehen der Bewehrungsbänder<br />
aus dem Füllboden<br />
– Nachweis der Sicherheit gegen Bruch der Bewehrungsbänder<br />
– Nachweis der Sicherheit gegen Bruch der Bewehrungsbänder<br />
am Anschluss an die Außenhaut<br />
– Nachweis der Sicherheit gegen Ausbruch der Anschlusslaschen<br />
– Stahlnachweise des Anschlusses der Bewehrungsbänder an<br />
die Anschlusslaschen (Abscheren, Lochleibung)<br />
Die Außenhautelemente müssen entsprechend dimensioniert<br />
werden. Werden Stahlbetonfertigteile als Außenhaut verwendet,<br />
so sind diese gemäß jeweiliger Normung zu bemessen. In Österreich<br />
gilt derzeit die OENORM EN 1992-1-1-Eurocode 2, in<br />
Deutschland die DIN 1045-1.<br />
Ausführlichere Informationen zu den Nachweisen der inneren<br />
<strong>und</strong> äußeren Standsicherheiten werden in [18] gegeben.<br />
4. Dauerhaftigkeit<br />
4.1. <strong>Langzeit</strong>beständigkeit der Bänder<br />
Wie bereits unter Abschnitt 2 erwähnt, führte Nürnberger<br />
<strong>Langzeit</strong>untersuchungen [11,12] an im Boden ausgelagerten<br />
Bewehrungsbändern durch. Auch zum Thema des Korrosionsschutzes<br />
der Bewehrung von Betonplatten für Bewehrte-Erde-<br />
Stützwände nimmt Nürnberger in [13] Stellung. Die Bänder<br />
wurden zwischen 4, 5 <strong>und</strong> 12 Jahren ausgelagert <strong>und</strong> dann anschließend<br />
untersucht. Dabei kommt er zu folgendem Ergebnis:<br />
In Böden für „Bewehrte Erde“ werden feuerverzinkte Bänder im<br />
baupraktischen Sinne kaum durch Korrosion angegriffen. Nur<br />
wenn durch Störfälle (beispielsweise Flussüberschwemmungen)<br />
frühzeitig Salze in den Baukörper eingetragen werden <strong>und</strong> dieser<br />
häufig bis ständig feucht ist, kann ein merklicher Zinkabtrag<br />
stattfinden, ohne dass jedoch in absehbarer Zeit ein Verlust der<br />
Schutzwirkung zu befürchten ist.<br />
In Abb. 4 ist der Stahl- bzw. Zinkabtrag von sowohl verzinkten<br />
als auch unverzinkten, in drei verschiedenen Böden ausgelagerten<br />
Bewehrungsbändern dargestellt. Es ist deutlich erkennbar,<br />
dass der mittlere Stahlabtrag bei unverzinkten Bändern um ein<br />
Vielfaches höher ist, als der mittlere Abtrag einer Feuerverzinkung.<br />
Eine Salzzugabe zu Versuchsbeginn setzt die Stahl- <strong>und</strong><br />
Zinkkorrosion herauf. Speziell die Anfangskorrosion wird durch<br />
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
eine frühe Salzzugabe nachteilig beeinflusst. Deshalb muss<br />
bei jungen Bewehrte-Erde-Stützwänden das Eindringen von<br />
Fremdsalzen vermieden werden. Hierzu wird im Allgemeinen<br />
eine Schutzfolie über dem Bewehrte-Erde-Körper angeordnet<br />
(siehe Abb. 2).<br />
Nürnberger stellt fest, dass bei einer Zinkschichtdicke auf den<br />
Bewehrungsbändern von ca. 100 µm sich diese frühestens nach<br />
90 Jahren (in überwiegend trockenen Böden) bzw. 45 Jahren (in<br />
häufig feuchten Böden) aufgelöst haben wird. Dann erst würde<br />
die Korrosion des Stahls beginnen. Bei den Nachweisen der inneren<br />
Standsicherheit, speziell beim Nachweis der Sicherheit<br />
gegen Bruch der Bewehrungsbänder wird eine Korrosionszuschlagsdicke<br />
es in Abhängigkeit der geplanten Gebrauchsdauer<br />
definiert. Diese beträgt nach derzeitigem Wissensstand <strong>und</strong><br />
Erfahrungen für Bewehrungsbänder in überwiegend trockenem<br />
Boden bei 100 Jahren Gebrauchsdauer 1,5 mm. Das bedeutet,<br />
dass der Querschnittsnachweis des jeweiligen Bewehrungsbandes<br />
am reduzierten Querschnitt geführt wird. Bei einem<br />
heute weitestgehend üblichen Bewehrungsbandquerschnitt<br />
von 45 x 5 mm², bleiben dann 43,5 mm x 3,5 mm als anrechenbare<br />
Querschnittsfläche für den Nachweis. Nürnberger<br />
schreibt außerdem: Bei feuerverzinkten Bändern wird nach örtlichem<br />
Abtrag des Zinks (in unbelüfteten Böden <strong>und</strong>/oder bei<br />
extremem Salzgehalt) der Stahluntergr<strong>und</strong> kaum abgetragen.<br />
Die Zinkfreien Stellen werden durch das noch vorhandene Zink<br />
kathodisch geschützt. Nach dem vollständigen Abtrag der Zinkauflage<br />
ist der weitere Abtrag des Stahluntergr<strong>und</strong>es gleichmäßig.<br />
Aufgr<strong>und</strong> der ausgewerteten Literaturangaben [179] ist<br />
für den Stahlabtrag dann maximal 5 µm/a anzusetzen. Bei Berücksichtigung<br />
eines Korrosionszuschlages von 2 mm kann man<br />
von einer Lebensdauer der feuerverzinkten Bänder ausgehen,<br />
die theoretisch bei mehreren 100 Jahren liegt. Eine mit konventionellen<br />
Bauverfahren vergleichbare Lebensdauer ist auf jeden<br />
Fall sichergestellt.<br />
Nach den Erkenntnissen von Nürnberger, einem der angesehensten<br />
Fachleuten für Korrosionsfragen in Deutschland, kann<br />
<strong>und</strong> sollte an der Dauerhaftigkeit von Bewehrte-Erde-Bauwerken<br />
nicht mehr gezweifelt werden. Auch im Ausland gibt es <strong>Langzeit</strong>untersuchungen<br />
von Bewehrungsbändern im Boden wie z.B.<br />
von Darbin, Jailloux [14].<br />
Abb. 4.: Mittlerer Stahl- bzw. Zinkabtrag (umgerechneter Masseverlust)<br />
bei unverzinkten <strong>und</strong> feuerverzinkten Platten nach Auslagerung<br />
in den Böden 1 bis 3 <strong>und</strong> unterschiedlicher Salzzugabe [11]<br />
Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009 3
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
In nahezu jede Bewehrte-Erde-Stützwand werden Testbänder<br />
eingebaut. Diese haben keine statische Wirkung, sondern ermöglichen<br />
es dem Bauherrn, die Dauerhaftigkeit der Bewehrungsbänder<br />
in dem spezifischen Füllboden zu kontrollieren. Die<br />
Firma Bewehrte Erde Ingenieurgesellschaft mbH sammelt seit<br />
Jahrzehnten die Daten über viele in Bewehrte-Erde-Stützwände<br />
eingebaute Testbänder. Üblicherweise wird mit dem Ziehen der<br />
Testbänder 10 Jahre nach Fertigstellung des Bauwerkes begonnen.<br />
Dann folgen Intervalle von 10 bis 20 Jahren. Es können<br />
jedoch nach Wunsch des Bauherrn jederzeit Bänder gezogen<br />
werden, um die Korrosion zu überprüfen bzw. die Restnutzungsdauer<br />
des Bauwerkes zu bestimmen. Das Ziehen der Testbänder<br />
ist nicht geregelt <strong>und</strong> notwendig, ist jedoch zur Ermittlung<br />
des Zustandes der Bewehrte-Erde-Konstruktion ratsam. Beim<br />
Ziehen <strong>und</strong> bei der Untersuchung der Testbandabschnitte kann<br />
die Firma Bewehrte Erde Ingenieurgesellschaft mbH sowohl beratend<br />
als auch in der Ausführung unterstützend tätig werden.<br />
Bis dato wurden in Deutschland <strong>und</strong> weltweit fast ausschließlich<br />
positive Erfahrungen mit der Dauerhaftigkeit von verzinkten<br />
Bewehrungsbändern in Bewehrte-Erde-Bauwerken gemacht.<br />
Sofern Schadensfälle aufgetreten sind, spielten oftmals die<br />
Nichteinhaltung der bodenchemischen Anforderungen an den<br />
Füllboden <strong>und</strong> konstruktive Fehler (Dichtungsbahn, etc.) eine<br />
maßgebende Rolle. Etwaige Fälle sind in Deutschland nicht bekannt.<br />
Die Füllböden müssen unter Anderem folgenden bodenchemischen<br />
Anforderungen genügen:<br />
Tabelle 1: Bodenchemische Anforderungen<br />
Wasserspiegel in<br />
Bewehrte-Erde-<br />
Körper<br />
Eigenschaft des Füllbodens <strong>und</strong> erforderliche Tests<br />
pH-Wert<br />
Maximaler Chloridgehalt [Cl - ]<br />
<strong>und</strong><br />
maximaler Sulfatgehalt [SO 4 2- ]<br />
min. max. ppm Ω cm<br />
nicht vorhanden 5 10 5Cl + SO 4 ≤ 1000 1000<br />
vorhanden 5 10 5Cl + SO 4 ≤ 500 3000<br />
4.2. Untersuchungen der Testbänder bei einer<br />
Stützwand in Herborn-Burg<br />
Bei Herborn-Burg wurde im Jahre 1977 eine der ersten Bewehrte-Erde-Stützwände<br />
errichtet. Nach 20 Jahren (1997) wurden<br />
unter Anwesenheit einiger Mitarbeiter der Materialprüfungsanstalt<br />
Universität Stuttgart (MPA – Otto-Graf-Institut) Blindbänder,<br />
auch Testbänder genannt, entnommen <strong>und</strong> umfangreich<br />
Abb. 5.: Testbandentnahme bei der Stützwand in Herborn-Burg<br />
(System TerraClass, Deutschland)<br />
bezüglich des Fortschritts der Korrosion untersucht. Die Bänder<br />
in Herborn-Burg waren damals mit nur 50 µm (350 g/m²)<br />
feuerverzinkt <strong>und</strong> hatten einen Querschnitt von 80 x 3 mm². Es<br />
wurden sowohl metallographische Dickenmessungen als auch<br />
magnetinduktive <strong>und</strong> gravimetrische Schichtdickenmessungen<br />
durchgeführt. Die Auswertung dieser Messungen in [15] ergab<br />
eine extrapolierte weitere Lebensdauer der Zinkschichten von<br />
27 bis 44 Jahren. Bei dem nach Abtrag der Zinkschicht zu erwartenden<br />
Stahlabtrag von maximal 5 µm/Jahr <strong>und</strong> unter der<br />
Annahme einer Korrosionszuschlagdicke von 1 mm ergab sich<br />
bei gleichmäßigem Abtrag eine aus korrosionstechnischer Sicht<br />
weitere Nutzung von über 200 Jahren. Unter einer realistischeren<br />
Annahme eines eher muldenförmigen Abtrags halbiert sich<br />
dieser Wert. Somit ist eine ausreichende Gebrauchsdauer für<br />
dieses Bauwerk gewährleistet.<br />
4.3. Untersuchungen der Testbänder bei einer<br />
Stützwand in Bentwisch<br />
Bei dem Projekt „Ortsumgehung Bentwisch im Zuge der B105“<br />
nahe Rostock wurde im Jahr 1999/2000 eine Bewehrte-Erde-<br />
Stützwand mit Stahlgitterelementen als Außenhaut (System<br />
TerraTrel) errichtet. Nach nunmehr fast zehnjähriger Einbauzeit<br />
wurde der vorhandene Korrosionsschutz der Bewehrungsbänder<br />
mit Hilfe der Entnahme der Testbänder von der Materialprüfungsanstalt<br />
Universität Stuttgart (MPA – Otto-Graf-Institut)<br />
überprüft [16].<br />
Mindestwert für den<br />
spezifischen Bodenwiderstand<br />
(gesättigt)<br />
Es wurde an zwei verschiedenen Stellen der ca. 5 m hohen,<br />
vertikalen Stützwand jeweils ein Testband entnommen. Bei<br />
den Testbändern handelt es sich um ca. 1 m lange, feuerverzinkte,<br />
gerippte Bewehrungsbänder mit einem rechteckigen<br />
Querschnitt von 45 x 5 mm². Es wurden wieder sowohl magnet-<br />
induktive Schichtdickenmessungen als auch metallographische<br />
Schliffe angefertigt <strong>und</strong> im Lichtmikroskop untersucht. Beim<br />
Einbau waren die Testbänder, wie auch alle anderen statisch<br />
Abb. 6.: entnommenes Testband bei der Stützwand in Herborn-Burg<br />
(System TerraClass, Deutschland)<br />
4 Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009
wirksamen Bewehrungsbänder mit einer Zinkschichtdicke von<br />
> 100 µm versehen. Die kleinste verbleibende Zinkschichtdicke<br />
wurde mit 59 µm ermittelt. Nach [17] wurden folgende Zinkabtragsraten<br />
angesetzt:<br />
– Mittlere Anfangskorrosionsgeschwindigkeit bis zu 2 Jahren:<br />
5 µm/Jahr<br />
– Mittlere Korrosionsgeschwindigkeit ab 2 Jahren: 1 µm/Jahr<br />
Somit ergab sich eine weitere Lebensdauer der Zinkschicht von<br />
59 Jahren. Unter Annahme einer Korrosionszuschlagsdicke von<br />
nur 1 mm ergibt sich bei einem gleichmäßigen Abtrag sowie<br />
unter der realistischeren Annahme eines eher muldenförmigen<br />
Abtrages aus korrosionstechnischer Sicht eine zu erwartende<br />
Lebensdauer von > 50 Jahren für das Stahlbewehrungsband.<br />
Demzufolge ergibt sich eine weitere Nutzungsdauer von<br />
> 109 Jahren. Der theoretische Wert dürfte tatsächlich weitaus<br />
höher sein.<br />
5. Typische Anwendungsmöglichkeiten<br />
Im weitesten Sinne handelt es sich bei sämtlichen Bewehrte-<br />
Erde-Konstruktionen immer um vertikale Stützwände, selten um<br />
geneigte Stützkonstruktionen (Steilböschungen). Die vorwiegend<br />
vertikalen Stützwände werden nach dem jeweiligen Anwendungsfall<br />
unterschieden <strong>und</strong> eingeordnet. Einige typische<br />
Anwendungsmöglichkeiten für das Bauverfahren „Bewehrte<br />
Erde“ sollen im Folgenden vorgestellt werden.<br />
5.1. Vertikale Stützwände<br />
Vertikale Stützwände als Alternative zur Winkelstützwand<br />
aus Stahlbeton, zu einer Schwergewichtsmauer oder zu einer<br />
Sp<strong>und</strong>wand stellen den Hauptanwendungsbereich für Bewehrte-Erde-Konstruktionen<br />
dar. Der Einsatz muss sinnvoll sein <strong>und</strong><br />
es müssen diverse Randparameter erfüllt sein. So wird i.A. ein<br />
Füllboden benötigt, der den bodenmechanischen sowie bodenchemischen<br />
Anforderungen genügt. Es können rollige Böden<br />
aber auch gebrochenes Material verwendet werden. Man benötigt<br />
ausreichend Platz für die Bewehrungsbänder hinter der<br />
Außenhaut (Faustformel: ca. 1,0 · H). Bei Dammverbreiterungen<br />
zum Beispiel kann man die Bewehrungsbänder in ihrer Länge<br />
auch staffeln. Aufgr<strong>und</strong> der größeren Auflast auf Bewehrungsbänder<br />
der unteren Lagen, können diese unter Umständen kürzer<br />
ausgebildet werden. Es können im Bauverfahren „Bewehrte<br />
Erde“ auch gering hohe Stützwände errichtet werden, seinen<br />
Vorteil spielt es allerdings erst ab einer Höhe von 3 bis 4 m richtig<br />
aus. Radien von R < 15 m sind technisch realisierbar. Dafür<br />
gibt es spezielle Fertigteile. Wünscht der Bauherr eine optische<br />
Gestaltung der Betonfertigteile, so ist dies unter Verwendung<br />
spezieller Strukturmatrizen bei der Herstellung der Betonfertigteile<br />
möglich.<br />
Der obere Abschluss der Bewehrte-Erde-Stützwände bei Systemen<br />
mit Betonfertigteilen oder Stahlgitterelementen kann mit<br />
einem Kopfbalken erfolgen.<br />
5.2. Rampen<br />
Gerade im innerstädtischen Bereich fehlt oftmals der Platz für<br />
Böschungen bei Rampen zu Brückenbauwerken. Da bei einer<br />
Überführung der gesamte Rampenbereich neu geschüttet werden<br />
muss, lässt sich das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ hier<br />
sehr gut anwenden. Zum größten Teil besteht das Bauwerk aus<br />
geschüttetem <strong>und</strong> verdichtetem Füllboden, der lagenweise in<br />
Schüttlagen von 30 bis 40 cm einzubringen ist. Somit macht der<br />
reine Erdbau einen großen Teil der Arbeiten aus.<br />
5.3. Brückenwiderlager <strong>und</strong> Flügelwände<br />
Brückenwiderlager aus Bewehrter Erde sind prinzipiell auch<br />
vertikale Stützwände, die jedoch zusätzlich zu den üblicherwei-<br />
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
Abb. 7.: Entnahme des Testbandes KD1 bei der Stützwand in Bentwisch<br />
im Zuge der B105 (System TerraTrel, Deutschland)<br />
Abb. 8.: Testband KD1 im Anlieferungszustand, Vergrößerung eines<br />
Teilbereiches<br />
Abb. 9.: Testband KD1, metallographischer Querschliff: Zinkschicht<br />
mit Weißrost, magnetinduktive Zinkschichtdicke: 110 µm<br />
Abb. 10.: vertikale Stützwand unter der BAB A3, Breitscheider Kreuz<br />
bei Düsseldorf (System TerraClass, Deutschland)<br />
Abb. 11.: Projekt S-Bahn EXPO 2000, Hannover-Leinhausen (System<br />
TerraClass, Deutschland)<br />
Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009 5
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
Abb. 12.: Rampe im Zuge der K19 in Ratingen bei Düsseldorf zur<br />
Überführung einer Bahnstrecke (System TerraClass, Deutschland)<br />
Abb. 13.: erstes Bewehrte-Erde-Brückenwiderlager in Strasbourg<br />
(System TerraMet, Frankreich 1969)<br />
se vorwiegend vertikalen Einwirkungen auch große horizontale<br />
Lasten abtragen müssen.<br />
Die positiven Erfahrungen mit den ersten Bewehrte-Erde-<br />
Stützwänden in Frankreich führten zu der Überlegung, dass<br />
diese Bauweise auch für den Bau von Brückenwiderlagern geeignet<br />
sein muss. Im Zuge des Baus einer Betriebsstraße für<br />
das Elektrizitätswerk Electricité de France in Strasbourg (Frankreich)<br />
im Jahre 1969 wurde der Bau einer Brückenüberführung<br />
notwendig. Die Widerlager wurden im Bauverfahren „Bewehrte<br />
Erde“ ausgeführt. Die Außenhaut bestand damals aus U-förmigen<br />
Stahlblechen (System TerraMet). Dieses System wird heute<br />
fast ausschließlich im Tagebau angewendet.<br />
Nach erfolgreicher Errichtung <strong>und</strong> positiven Erfahrungen beim<br />
Bau des ersten, folgen schnell weitere Brückenwiderlager in<br />
Frankreich, später auch im restlichen Europa <strong>und</strong> den USA. Die<br />
enormen Kosten- <strong>und</strong> Zeiteinsparungen bei der Errichtung von<br />
Brückenwiderlagern machten dieser Bauweise schnell zu einer<br />
Standardbauweise für Brückenwiderlager. Nach den Aussagen<br />
von Anderson [19] werden z.B. in den USA pro Jahr über 350<br />
Brückenwiderlager in diesem Bauverfahren errichtet. Das relativ<br />
schwer ist, Statistiken sämtlicher Niederlassungen der Terre<br />
Armée International (TAI) – Gruppe über bereits errichtete Bewehrte-Erde-Brückenwiderlager<br />
zu erheben, kann man die Anzahl<br />
nur schätzen. So sind zwischen 1969 <strong>und</strong> 2009 „nur“ in den<br />
Niederlanden, Frankreich, Polen, Australien <strong>und</strong> den USA ungefähr<br />
4.000 Bewehrte-Erde-Brückenwiderlager errichtet worden.<br />
Diese haben eine Gesamtoberfläche von ca. 1.350.000 Quadratmeter.<br />
Über 40 Jahren Erfahrung bei der Berechnung <strong>und</strong><br />
dem Bau der Widerlager sollten Gr<strong>und</strong> genug dafür sein, auch in<br />
Österreich <strong>und</strong> Deutschland über diese Bauweise für Brückenwiderlager<br />
nachzudenken.<br />
Das Berechnungsverfahren für Bewehrte-Erde-Brückenwiderlager<br />
wurde aus dem der Stützwände abgeleitet <strong>und</strong> durch zahl-<br />
reiche Modellversuche, FEM-Berechnungen <strong>und</strong> hauptsächlich<br />
durch Messungen an Bauwerken [20, 21] untermauert <strong>und</strong> stetig<br />
optimiert. Die Erforschung <strong>und</strong> Optimierung des Berechnungsverfahrens<br />
erfolgte hauptsächlich in den 1970iger <strong>und</strong> 1980iger<br />
Jahren. Mehr hierzu erscheint in der Zeitschrift „Bautechnik“,<br />
herausgegeben vom Verlag Ernst & Sohn, voraussichtlich im<br />
Februar 2010 [22].<br />
Abb. 14.: Messungen der Zugspannungen an einem Widerlager in<br />
Amersfoort, Niederlande<br />
Der wesentliche Unterschied zum Berechnungsverfahren für<br />
Bewehrte-Erde-Stützwände besteht darin, dass mehrere Bruchlinien<br />
als die in Abb. 3 dargestellte untersucht werden. Für diese<br />
unterschiedlichen Bruchlinien werden dann die inneren Standsicherheitsnachweise,<br />
wie in Abschnitt 3.2 kurz dargestellt, geführt.<br />
Eine Definition der Lage dieser Bruchlinien in Abhängigkeit<br />
von der Geometrie der Stützwand <strong>und</strong> des Auflagerbalkens<br />
für den Brückenüberbau ist in [18] gegeben <strong>und</strong> wird in Abb. 15<br />
dargestellt.<br />
Es gibt zwei geometrische Arten von Bewehrte-Erde-Brücken-<br />
widerlagern: geschlossene Widerlager mit Rücklaufwän-<br />
6 Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009<br />
Hm<br />
Ht<br />
H2<br />
H1<br />
C<br />
D<br />
1<br />
2<br />
B<br />
0,5 H1<br />
A<br />
2<br />
1<br />
1<br />
2<br />
(B)<br />
6<br />
1<br />
F<br />
E G<br />
zi<br />
0 �i0 1 �<br />
Tiefe z<br />
Abb. 15.: maßgebende Höhe <strong>und</strong> mögliche Bruchlinien bei Brückenwiderlagern<br />
1
den <strong>und</strong> offene Widerlager mit Flügelwänden. Welche Art des<br />
Widerlagers zur Anwendung kommt, hängt hauptsächlich von<br />
den örtlichen Begebenheiten wie Gelände, Geometrie, etc. <strong>und</strong><br />
den dadurch bedingten Einschränkungen ab.<br />
Abb. 16.: Kastenwiderlager (geschlossenes Widerlager) als „echtes“<br />
Widerlager (System TerraClass, USA)<br />
Des Weiteren unterschiedet man zwischen kombinierten Widerlagern<br />
<strong>und</strong> den „echten“ Widerlagern. Bei den „echten“<br />
Widerlagern liegt der Auflagerbalken direkt auf dem Bewehrte-<br />
Erde-Körper auf. Bei kombinierten Widerlagern werden die Vertikallasten<br />
über Pfeiler, vor dem oder im Bewehrte-Erde-Körper,<br />
abgetragen.<br />
5.4. Sehr hohe, abgetreppte Stützwände<br />
Die derzeit höchste vertikale Bewehrte-Erde-Stützwand ist, wie<br />
unter Abschnitt 2 erwähnt, 57 m hoch. Auch die 46 m hohe<br />
Stützwand am SeaTac Seattle Airport in den USA ist sehr be-<br />
H1<br />
H2<br />
BBerme<br />
0,3 (H1+H2)<br />
Abb. 18.: Gesamtkonstruktion<br />
0,5 (H1+H2)<br />
H1 H1<br />
H2 H2<br />
Berechnung als Gesamtkonstruktion:<br />
B<br />
H � H<br />
20<br />
H1<br />
H2<br />
BBerme<br />
0,3 (H1+H2)<br />
BBerme<br />
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
BBerme<br />
0,5 H2<br />
0,5 H2<br />
0,3 H1<br />
Abb. 19.: separate Wände<br />
1 2<br />
1<br />
1,k<br />
Berme � (1) 1 2<br />
B<br />
2<br />
Berme 1 2<br />
B B BBerme �(1) H2 �tan �45�� Berme<br />
Berme<br />
Berme � 2<br />
Berme<br />
Berme 2 2<br />
0,5 (H1+H2)<br />
0,3 (H1+H2)<br />
H2<br />
BBerme<br />
0,5 H2<br />
0,5 H2<br />
Abb. 17.: kombiniertes Widerlager mit außen liegenden Pfeilern (System<br />
TerraClass, Polen)<br />
eindruckend (siehe Abb. 21). Aus statischen <strong>und</strong> geometrischen<br />
Gründen werden in gewissen Höhen Bermen angeordnet. Diese<br />
sollen mindestens so breit ausgebildet werden, dass ggf.<br />
notwendig werdende Instandhaltungs- <strong>und</strong> Überprüfungsmaßnahmen<br />
(z.B. Ziehen der Testbänder) problemlos ausgeführt<br />
werden können. Die erste mit 22 m recht hohe, abgetreppte<br />
Stützwand wurde 1968 nahe Menton (Südfrankreich) unter der<br />
Küstenautobahn A8 errichtet. Seitdem wurden über 120 sehr<br />
hohe Stützwände von TAI geplant <strong>und</strong> von örtlichen Baufirmen<br />
errichtet. Dadurch wurden zahlreiche Erfahrungen gesammelt.<br />
Da diese innerhalb der TAI-Gruppe regelmäßig kommuniziert<br />
werden, kann das für die Planung neuer Projekte von großem<br />
Vorteil sein.<br />
In Abhängigkeit von der Breite der Berme werden die übereinanderliegenden<br />
Wände entweder als separate Wände, als Gesamtkonstruktion<br />
oder als kombinierte Wand berechnet. Eine<br />
Abschätzung kann nach [18] mit folgenden Formeln erfolgen:<br />
H2<br />
0,3 H1<br />
Berechnung als separate Wände:<br />
BBerme<br />
BBerme<br />
Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009 7<br />
�<br />
0,3 0,3 H1R�<br />
(H1+H2)<br />
B'Berme<br />
B'Berme<br />
H1<br />
H1<br />
H1<br />
H1<br />
H1 H1<br />
H1<br />
H10,5<br />
H10,5<br />
H10,5<br />
0,3 H2 0,3 H2 0,5<br />
0,3 H2 0,5<br />
0,5<br />
0,5 (H1+H2)<br />
H2<br />
0,5 R� (H1+H2)<br />
Abb.20.: kombinierte Wände<br />
Berechnung als kombinierte Wände:<br />
H �H<br />
H<br />
B H<br />
�<br />
� � �<br />
H1�H2 � �1,k<br />
�<br />
� � � H � H<br />
�� � ��<br />
� 1,k ��<br />
1,k �<br />
H (2)<br />
�BBerme � 1 1�� H<br />
H2 �tan 2<br />
�� ���<br />
� (1) 1,k �<br />
(1) B B �� � H HH�� tan �<br />
�tan 45��<br />
�45�� �(3)<br />
20<br />
� 2<br />
�<br />
�<br />
2 20<br />
� (2)<br />
�BBerme �H 2 �tan 45��<br />
� �<br />
20 � 2<br />
� � (3)<br />
20<br />
� 45 45��<br />
�� �<br />
� 2<br />
�<br />
1,k ��<br />
20<br />
� 1,k �<br />
��<br />
(2) H1�H2 �� B<br />
Berme �� H<br />
2 �� tan �<br />
� 45 45��<br />
�� �<br />
� 1,k �<br />
� (1) B �H �tan ��<br />
(3)<br />
20<br />
�45�� �� � 2 (2) (2)<br />
��<br />
20 20� BBerme �H 2 �tan �45�� � ��� 2<br />
� 2 2(3)<br />
� 2 �<br />
20 � 2 ��<br />
��<br />
H1<br />
H<br />
1 1<br />
B�Berme �2B � Berme � B ��� Berme Berme ���2 2B ���B Berme Berme���H1<br />
B� (4)<br />
(4) (4)<br />
(4)<br />
Berme �2B � Berme �<br />
H1�H H 2 H<br />
1�H 1 1�� H (4)<br />
H 2 2<br />
1�H2 ��� ���<br />
1,k ��� ���1,k<br />
1,k<br />
R � � R<br />
� �<br />
(5)<br />
(5)<br />
��<br />
��<br />
���1,k<br />
R<br />
(5)<br />
(5)<br />
� �<br />
90���<br />
90���<br />
1,k 90 90 90���<br />
���<br />
(5)<br />
��� 1,k 1,k<br />
0,5 H2<br />
0,5 H2<br />
H2<br />
�<br />
BBerme<br />
H1<br />
H2<br />
1,k<br />
0,3 R� (H1+H2)<br />
B'Berme<br />
�<br />
BBerme<br />
0,5 R� (H1+H2)<br />
0,3 R� (H1+H2)<br />
0,5 R� (H1+H2)
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
Abb. 21.: SeaTac, Seattle – 46 m hohe, abgetreppte Bewehrte-Erde-<br />
Stützwand (System TerraClass, USA)<br />
5.5. Temporäre Bauwerke<br />
Bewehrte-Erde-Konstruktionen können auch für temporäre<br />
Zwecke errichtet werden. Meistens kommt hier eine Außenhaut<br />
aus Stahlgitterelementen zum Einsatz. Da die Gebrauchsdauer<br />
meistens nur für 2 bis 5 Jahre ausgelegt ist, können geringere<br />
Korrosionszuschlagsdicken bei der Bemessung in Ansatz gebracht<br />
werden. In der Regel werden auch unverzinkte Bewehrungsbänder<br />
<strong>und</strong> Stahlgitterelemente verwendet.<br />
Abb. 22.: temporäres Brückenwiderlager im Zuge der BAB A3 bei<br />
Dettelbach (System TerraTrel, Deutschland)<br />
6. Vorteile, Neuerungen <strong>und</strong> Nachhaltigkeit<br />
6.1. Allgemeine Vorteile von Bewehrte-Erde-Stützwänden<br />
Stützwände im Bauverfahren „Bewehrte Erde“ haben viele Vorteile<br />
gegenüber konventionellen Stützbauwerken (Schwergewichtsmauer,<br />
Winkelstützmauer):<br />
– Zeitersparnis (i.A. > 20%) durch Verwendung von Fertigteilen<br />
(Betonelemente, Stahlgitterelemente)<br />
– Kostenersparnis durch einfachere Bauweise <strong>und</strong> Verwendung<br />
von wenigen großen Gerätschaften (i.A. 20 – 30%)<br />
– architektonische Gestaltung der Außenhaut (Betonfertigteile<br />
mit unterschiedlicher Oberflächengestaltung, Stahlgittermatten<br />
mit Steinpacklage hinterlegt oder begrünbar, bepflanzbare<br />
Betonfertigteile, u.v.m)<br />
– gleichzeitiges Hochführen von Stützwand <strong>und</strong> Hinterfüllung,<br />
dadurch<br />
– Wegfall von Schalung <strong>und</strong> Gerüsten<br />
– Geringer Platzbedarf bei der Montage<br />
– gleichmäßigere Sohlspannungsverteilung, daher geringere<br />
Setzungen <strong>und</strong> Setzungsdifferenzen → äußerst wirtschaftliche<br />
Alternative zu tief gegründeten Stützbauwerken<br />
– hoch belastbare Wände (Schüttrampen im Tagebau, Brückenwiderlager)<br />
– Platzersparnis durch Wegfall von Böschungen<br />
6.2. GeoMega – die erste voll-synthetische Verbindung<br />
Nachdem sich verzinkte Stahlbewehrungsbänder in Kombination<br />
mit verzinkten Anschlusslaschen seit 40 Jahren bewährt<br />
haben, wurde von der Forschungsabteilung SoilTech der TAI-<br />
Gruppe in Paris eine voll-synthetische Verbindung namens Geo-<br />
Mega entwickelt. Mit dieser Verbindung können hochzugfeste<br />
Kunststoffbänder sowohl aus polyethylenummantelten Polyesterfasern<br />
(GeoStrap) als auch aus Polyvinylalkohol (PVA,<br />
EcoStrap) verwendet werden. Dieses System ergänzt die Palette<br />
der bereits bestehenden Systeme <strong>und</strong> schafft ein größeres<br />
Anwendungsspektrum für Bewehrte-Erde-Konstruktionen.<br />
Abb. 23.: Kunststoffverbindung GeoMega<br />
Die maximal zulässigen Ausbruchlasten aus den Betonfertigteilen<br />
wurden in zahlreichen Tests ermittelt. Auch der Reibungsbeiwert<br />
zwischen Kunststoffband <strong>und</strong> umgebenden Füllboden<br />
wurde durch Versuchbauwerke <strong>und</strong> Ausziehversuche bei neu<br />
errichteten Bauwerken bestimmt.<br />
6.3. „Bewehrte Erde“ – ein nachhaltiges System<br />
Bewehrte-Erde-Stützwände sind nachhaltige Systeme, da sie<br />
hauptsächlich aus Füllboden bestehen <strong>und</strong> nur wenig Stahlbeton<br />
zum Einsatz kommt. Dies spart Unmengen an Kohlendioxid<br />
(CO 2 ), das bei der Herstellung von Zement <strong>und</strong> Beton entsteht.<br />
Durch die Verwendung von Fertigteilen <strong>und</strong> die Einfachheit der<br />
Bauweise werden zur Errichtung nur wenige große Gerätschaften<br />
benötigt. Dies trägt auch zur CO 2 -Einsparung bei.<br />
Das Ziel der Entwicklung einer Kunststoffverbindung <strong>und</strong> von<br />
hochzugfesten Kunststoffbändern, speziell des EcoStraps<br />
(PVA), ist die Erweiterung der Palette möglicher Füllböden für<br />
die Bewehrte-Erde-Stützwände. So können nun auch Betonrecycling<br />
mit hohen pH-Werten <strong>und</strong> mit Kalk oder Zement verbesserte<br />
lokale Böden verwendet werden. Dies hilft Kosten für<br />
8 Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009
den Transport zu sparen <strong>und</strong> gleichzeitig den Ausstoß von CO 2<br />
zu reduzieren.<br />
Im Jahr 2007 wurde im Zuge der K20n in Haan-Gruiten im Kreis<br />
Mettmann (nahe Düsseldorf, Deutschland) eine ca. 11 m hohe<br />
Bewehrte-Erde-Stützwand im System TerraClass errichtet.<br />
Dabei wurde zusätzlich eine schallabsorbierende Schicht in die<br />
Fertigteile integriert, mit der 8 dB(A) absorbiert werden können.<br />
Das System gilt somit als hochabsorbierend. Es lässt sich sehr<br />
leicht mit dem NOxer ® -System kombinieren. Dieses bindet mittels<br />
eines Katalysators Stickstoffoxide der Luft <strong>und</strong> reinigt sie<br />
Abb. 24.: Ausziehversuche der Kunststoffbänder zur Ermittlung des<br />
Reibungsbeiwertes<br />
Abb. 25.: bereits errichtete Außenhautelemente (System TerraClass<br />
mit GeoMega <strong>und</strong> GeoStrap)<br />
Abb. 26.: Hochabsorbierende Bewehrte-Erde-Stützwand im Zuge<br />
der K20n in Haan-Gruiten (System TerraClass, Deutschland)<br />
Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – <strong>Überblick</strong> <strong>und</strong> <strong>Langzeit</strong><strong>erfahrungen</strong><br />
somit. Man erhält ein Gesamtsystem, dessen Konstruktionsweise<br />
zur Kosten- <strong>und</strong> Lärmreduzierung sowie zur Luftreinigung<br />
beiträgt <strong>und</strong> zusätzlich Errichtungszeit einspart – ideal für den<br />
Einsatz in unseren Städten.<br />
7. Schlussbetrachtung<br />
Die durchweg positiven Erfahrung der letzten 40 Jahre mit dem<br />
Bauverfahren „Bewehrte Erde“ sowie die Ergebnisse zahlreicher<br />
wissenschaftlicher Untersuchungen bezüglich des Trag- <strong>und</strong><br />
Verformungsverhaltens sowie der Dauerhaftigkeit rechtfertigen<br />
gegebenenfalls bestehende Vorurteile gegenüber der Bauweise<br />
nicht. Es bestehen keine technischen Gründe, dieses Verfahren<br />
nicht auch in Österreich <strong>und</strong> Deutschland häufiger einzusetzen,<br />
um deren Vorteile wie Kosten- <strong>und</strong> Zeitersparnisse für die Bauherren<br />
<strong>und</strong> die Allgemeinheit zu nutzen.<br />
Literatur<br />
[1] Vidal, H.: The principle of reinforced Earth, Highway Research record<br />
no. 282, 1969<br />
[2] Vidal, H.: La Terre Armée, Annales de l’Institute Technique du Batiment et<br />
des Travaux Publics, no. 223–229, 1972<br />
[3] Bongartz, W. : Erste deutsche Stützwand nach dem Bauverfahren „Bewehrte<br />
Erde“ bei Raunheim, Straße <strong>und</strong> Autobahn, 27. Jg. Heft 5, 1976<br />
[4] Deinhard, J.-M.: Bewehrte Erde – Erfahrungsbericht über deutsche Bauwerke,<br />
Straße <strong>und</strong> Autobahn, Heft 2, 1978<br />
[5] Floss, R.; Thamm, B.R.: Bewehrte Erde – ein neues Bauverfahren im<br />
Erd- <strong>und</strong> Gr<strong>und</strong>bau, Die Bautechnik, 53. Jg. Heft 7, 1976<br />
[6] Steinfeld, K.: Über Stützwände in der Bauweise „Bewehrte Erde“ (La<br />
Terre Armée), Straße <strong>und</strong> Autobahn, 27. Jg. Heft 4, 1976<br />
[7] Maluche, E.: Was ist „Bewehrte Erde“?, Tiefbau, Hefte 8 <strong>und</strong> 9, 1976<br />
[8] Thamm, B.; Buseck, H.: Messungen an einer Stützwand der Bauweise<br />
“Bewehrte Erde”, B<strong>und</strong>esanstalt für Straßenwesen, Köln, Mai 1981<br />
[9] Vorläufige Richtlinien für die Anwendung des Bauverfahrens „Bewehrte<br />
Erde“, Der B<strong>und</strong>esminister für Verkehr, 1/1977<br />
[10] Bedingungen für die Anwendung des Bauverfahrens „Bewehrte Erde“, Der<br />
B<strong>und</strong>esminister für Verkehr, 1/1985<br />
[11] Nürnberger, U.: Korrosionsverhalten von Bewehrungsbändern in Bauwerken<br />
aus Bewehrter Erde, Werkstoffe <strong>und</strong> Konstruktionen, Eigenverlag<br />
FMPA Baden-Württemberg, S. 198–218, 1984<br />
[12] Nürnberger, U.: Korrosionsverhalten feuerverzinkter Baustähle in überwiegend<br />
sandhaltigen Böden, Werkstoffe <strong>und</strong> Korrosion 40, S. 7–16,<br />
1989<br />
[13] Nürnberger, U.: Gutachterliche Stellungnahme zur Frage des Korrosionsschutzes<br />
der Bewehrung von betonplatten für Bewehrte Erde,<br />
Bericht Nr. 34-22263 der Forschungs- <strong>und</strong> Materialprüfanstalt Baden-<br />
Württemberg (FMPA – Otto-Graf-Institut), Stuttgart 1996<br />
[14] Darbin, M.; Jailloux, J.M.; Montuelle, J.: Durability of Reinforced<br />
Earth structures: The result of a long-term study conducted on galvanized<br />
steel, Proc. Instn. Civ. Engrs. 84, Part 1, S. 1029–1057, 1988<br />
[15] Menzel, K.; Onuseit, G.: Untersuchung von Blindbändern aus den<br />
Bewehrte Erde – Bauwerken Sinn-Fleisbach <strong>und</strong> Herborn-Burg, Bericht<br />
Nr. 34-24130 der Forschungs- <strong>und</strong> Materialprüfanstalt Baden-Württemberg<br />
(FMPA – Otto-Graf-Institut), Stuttgart 1997<br />
[16] Volland, G.; Beul, W.: Untersuchungsbericht zur Überprüfung von<br />
2 Testbändern aus einem Bewehrte Erde – Bauwerk (Bentwisch im Zuge<br />
der B 105), Bericht Nr. 901 8500 000/Beu der Materialprüfanstalt Baden-<br />
Württemberg (MPA – Otto-Graf-Institut), Stuttgart 2009<br />
[17] Nür nberger, U.: Korrosion <strong>und</strong> Korrosionsschutz im Bauwesen, Band 2,<br />
Bauverlag GmbH, Wiesbaden <strong>und</strong> Berlin, 1995<br />
[18] Merkblatt für den Entwurf <strong>und</strong> die Bemessung von stahlbewehrten Erdkörpern,<br />
FGSV Verlag, Köln, vorr. April 2010<br />
[19] Anderson, P.L.; Branbant, K.: Increased use of MSE Abutments, The<br />
Reinforced Earth Company, June 2006<br />
[20] Bastik, M.; Segrestin, P.; Schlosser, F.: Experimental reinforced Earth<br />
structure of Bourron Marlotte: Slender wall and abutment test<br />
[21] Bastik, M.; Segrestin, P.; Kuibboer, C.P.M.: Monitoring of a Reinforced<br />
Earth Bridge Abutment at Amersfoort, The Netherlands<br />
[22] Brüggemann, M.: Langjährige Erfahrungen des Tragverhaltens von Bewehrte-Erde-Brückenwiderlagern,<br />
Bautechnik, vorr. Februar 2010<br />
[23] Wichter, L.; Brüggemann, M.: Das Bauverfahren Bewehrte Erde – Eine<br />
Erfolgsgeschichte, Straße <strong>und</strong> Autobahn, Heft 3, 2007<br />
Dipl.-Ing. Marko Brüggemann<br />
Bewehrte Erde Ingenieurgesellschaft mbH<br />
Hittfelder Kirchweg 2<br />
D-21220 Seevetal bei Hamburg, Deutschland<br />
mbrueggemann@bewehrte-erde.de<br />
Österr. Ingenieur- <strong>und</strong> Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 <strong>und</strong> Heft 10-12/2009 9