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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

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