Überblick und Langzeit- erfahrungen „Reinforced Earth“

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Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – Überblick und Langzeiterfahrungen Abb. 21.: SeaTac, Seattle – 46 m hohe, abgetreppte Bewehrte-Erde- Stützwand (System TerraClass, USA) 5.5. Temporäre Bauwerke Bewehrte-Erde-Konstruktionen können auch für temporäre Zwecke errichtet werden. Meistens kommt hier eine Außenhaut aus Stahlgitterelementen zum Einsatz. Da die Gebrauchsdauer meistens nur für 2 bis 5 Jahre ausgelegt ist, können geringere Korrosionszuschlagsdicken bei der Bemessung in Ansatz gebracht werden. In der Regel werden auch unverzinkte Bewehrungsbänder und Stahlgitterelemente verwendet. Abb. 22.: temporäres Brückenwiderlager im Zuge der BAB A3 bei Dettelbach (System TerraTrel, Deutschland) 6. Vorteile, Neuerungen und Nachhaltigkeit 6.1. Allgemeine Vorteile von Bewehrte-Erde-Stützwänden Stützwände im Bauverfahren „Bewehrte Erde“ haben viele Vorteile gegenüber konventionellen Stützbauwerken (Schwergewichtsmauer, Winkelstützmauer): – Zeitersparnis (i.A. > 20%) durch Verwendung von Fertigteilen (Betonelemente, Stahlgitterelemente) – Kostenersparnis durch einfachere Bauweise und Verwendung von wenigen großen Gerätschaften (i.A. 20 – 30%) – architektonische Gestaltung der Außenhaut (Betonfertigteile mit unterschiedlicher Oberflächengestaltung, Stahlgittermatten mit Steinpacklage hinterlegt oder begrünbar, bepflanzbare Betonfertigteile, u.v.m) – gleichzeitiges Hochführen von Stützwand und Hinterfüllung, dadurch – Wegfall von Schalung und Gerüsten – Geringer Platzbedarf bei der Montage – gleichmäßigere Sohlspannungsverteilung, daher geringere Setzungen und Setzungsdifferenzen → äußerst wirtschaftliche Alternative zu tief gegründeten Stützbauwerken – hoch belastbare Wände (Schüttrampen im Tagebau, Brückenwiderlager) – Platzersparnis durch Wegfall von Böschungen 6.2. GeoMega – die erste voll-synthetische Verbindung Nachdem sich verzinkte Stahlbewehrungsbänder in Kombination mit verzinkten Anschlusslaschen seit 40 Jahren bewährt haben, wurde von der Forschungsabteilung SoilTech der TAI- Gruppe in Paris eine voll-synthetische Verbindung namens Geo- Mega entwickelt. Mit dieser Verbindung können hochzugfeste Kunststoffbänder sowohl aus polyethylenummantelten Polyesterfasern (GeoStrap) als auch aus Polyvinylalkohol (PVA, EcoStrap) verwendet werden. Dieses System ergänzt die Palette der bereits bestehenden Systeme und schafft ein größeres Anwendungsspektrum für Bewehrte-Erde-Konstruktionen. Abb. 23.: Kunststoffverbindung GeoMega Die maximal zulässigen Ausbruchlasten aus den Betonfertigteilen wurden in zahlreichen Tests ermittelt. Auch der Reibungsbeiwert zwischen Kunststoffband und umgebenden Füllboden wurde durch Versuchbauwerke und Ausziehversuche bei neu errichteten Bauwerken bestimmt. 6.3. „Bewehrte Erde“ – ein nachhaltiges System Bewehrte-Erde-Stützwände sind nachhaltige Systeme, da sie hauptsächlich aus Füllboden bestehen und nur wenig Stahlbeton zum Einsatz kommt. Dies spart Unmengen an Kohlendioxid (CO 2 ), das bei der Herstellung von Zement und Beton entsteht. Durch die Verwendung von Fertigteilen und die Einfachheit der Bauweise werden zur Errichtung nur wenige große Gerätschaften benötigt. Dies trägt auch zur CO 2 -Einsparung bei. Das Ziel der Entwicklung einer Kunststoffverbindung und von hochzugfesten Kunststoffbändern, speziell des EcoStraps (PVA), ist die Erweiterung der Palette möglicher Füllböden für die Bewehrte-Erde-Stützwände. So können nun auch Betonrecycling mit hohen pH-Werten und mit Kalk oder Zement verbesserte lokale Böden verwendet werden. Dies hilft Kosten für 8 Österr. Ingenieur- und Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 und Heft 10-12/2009
den Transport zu sparen und gleichzeitig den Ausstoß von CO 2 zu reduzieren. Im Jahr 2007 wurde im Zuge der K20n in Haan-Gruiten im Kreis Mettmann (nahe Düsseldorf, Deutschland) eine ca. 11 m hohe Bewehrte-Erde-Stützwand im System TerraClass errichtet. Dabei wurde zusätzlich eine schallabsorbierende Schicht in die Fertigteile integriert, mit der 8 dB(A) absorbiert werden können. Das System gilt somit als hochabsorbierend. Es lässt sich sehr leicht mit dem NOxer ® -System kombinieren. Dieses bindet mittels eines Katalysators Stickstoffoxide der Luft und reinigt sie Abb. 24.: Ausziehversuche der Kunststoffbänder zur Ermittlung des Reibungsbeiwertes Abb. 25.: bereits errichtete Außenhautelemente (System TerraClass mit GeoMega und GeoStrap) Abb. 26.: Hochabsorbierende Bewehrte-Erde-Stützwand im Zuge der K20n in Haan-Gruiten (System TerraClass, Deutschland) Das Bauverfahren „Bewehrte Erde“ – Überblick und Langzeiterfahrungen somit. Man erhält ein Gesamtsystem, dessen Konstruktionsweise zur Kosten- und Lärmreduzierung sowie zur Luftreinigung beiträgt und zusätzlich Errichtungszeit einspart – ideal für den Einsatz in unseren Städten. 7. Schlussbetrachtung Die durchweg positiven Erfahrung der letzten 40 Jahre mit dem Bauverfahren „Bewehrte Erde“ sowie die Ergebnisse zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen bezüglich des Trag- und Verformungsverhaltens sowie der Dauerhaftigkeit rechtfertigen gegebenenfalls bestehende Vorurteile gegenüber der Bauweise nicht. Es bestehen keine technischen Gründe, dieses Verfahren nicht auch in Österreich und Deutschland häufiger einzusetzen, um deren Vorteile wie Kosten- und Zeitersparnisse für die Bauherren und die Allgemeinheit zu nutzen. Literatur [1] Vidal, H.: The principle of reinforced Earth, Highway Research record no. 282, 1969 [2] Vidal, H.: La Terre Armée, Annales de l’Institute Technique du Batiment et des Travaux Publics, no. 223–229, 1972 [3] Bongartz, W. : Erste deutsche Stützwand nach dem Bauverfahren „Bewehrte Erde“ bei Raunheim, Straße und Autobahn, 27. Jg. Heft 5, 1976 [4] Deinhard, J.-M.: Bewehrte Erde – Erfahrungsbericht über deutsche Bauwerke, Straße und Autobahn, Heft 2, 1978 [5] Floss, R.; Thamm, B.R.: Bewehrte Erde – ein neues Bauverfahren im Erd- und Grundbau, Die Bautechnik, 53. Jg. Heft 7, 1976 [6] Steinfeld, K.: Über Stützwände in der Bauweise „Bewehrte Erde“ (La Terre Armée), Straße und Autobahn, 27. Jg. Heft 4, 1976 [7] Maluche, E.: Was ist „Bewehrte Erde“?, Tiefbau, Hefte 8 und 9, 1976 [8] Thamm, B.; Buseck, H.: Messungen an einer Stützwand der Bauweise “Bewehrte Erde”, Bundesanstalt für Straßenwesen, Köln, Mai 1981 [9] Vorläufige Richtlinien für die Anwendung des Bauverfahrens „Bewehrte Erde“, Der Bundesminister für Verkehr, 1/1977 [10] Bedingungen für die Anwendung des Bauverfahrens „Bewehrte Erde“, Der Bundesminister für Verkehr, 1/1985 [11] Nürnberger, U.: Korrosionsverhalten von Bewehrungsbändern in Bauwerken aus Bewehrter Erde, Werkstoffe und Konstruktionen, Eigenverlag FMPA Baden-Württemberg, S. 198–218, 1984 [12] Nürnberger, U.: Korrosionsverhalten feuerverzinkter Baustähle in überwiegend sandhaltigen Böden, Werkstoffe und Korrosion 40, S. 7–16, 1989 [13] Nürnberger, U.: Gutachterliche Stellungnahme zur Frage des Korrosionsschutzes der Bewehrung von betonplatten für Bewehrte Erde, Bericht Nr. 34-22263 der Forschungs- und Materialprüfanstalt Baden- Württemberg (FMPA – Otto-Graf-Institut), Stuttgart 1996 [14] Darbin, M.; Jailloux, J.M.; Montuelle, J.: Durability of Reinforced Earth structures: The result of a long-term study conducted on galvanized steel, Proc. Instn. Civ. Engrs. 84, Part 1, S. 1029–1057, 1988 [15] Menzel, K.; Onuseit, G.: Untersuchung von Blindbändern aus den Bewehrte Erde – Bauwerken Sinn-Fleisbach und Herborn-Burg, Bericht Nr. 34-24130 der Forschungs- und Materialprüfanstalt Baden-Württemberg (FMPA – Otto-Graf-Institut), Stuttgart 1997 [16] Volland, G.; Beul, W.: Untersuchungsbericht zur Überprüfung von 2 Testbändern aus einem Bewehrte Erde – Bauwerk (Bentwisch im Zuge der B 105), Bericht Nr. 901 8500 000/Beu der Materialprüfanstalt Baden- Württemberg (MPA – Otto-Graf-Institut), Stuttgart 2009 [17] Nür nberger, U.: Korrosion und Korrosionsschutz im Bauwesen, Band 2, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, 1995 [18] Merkblatt für den Entwurf und die Bemessung von stahlbewehrten Erdkörpern, FGSV Verlag, Köln, vorr. April 2010 [19] Anderson, P.L.; Branbant, K.: Increased use of MSE Abutments, The Reinforced Earth Company, June 2006 [20] Bastik, M.; Segrestin, P.; Schlosser, F.: Experimental reinforced Earth structure of Bourron Marlotte: Slender wall and abutment test [21] Bastik, M.; Segrestin, P.; Kuibboer, C.P.M.: Monitoring of a Reinforced Earth Bridge Abutment at Amersfoort, The Netherlands [22] Brüggemann, M.: Langjährige Erfahrungen des Tragverhaltens von Bewehrte-Erde-Brückenwiderlagern, Bautechnik, vorr. Februar 2010 [23] Wichter, L.; Brüggemann, M.: Das Bauverfahren Bewehrte Erde – Eine Erfolgsgeschichte, Straße und Autobahn, Heft 3, 2007 Dipl.-Ing. Marko Brüggemann Bewehrte Erde Ingenieurgesellschaft mbH Hittfelder Kirchweg 2 D-21220 Seevetal bei Hamburg, Deutschland mbrueggemann@bewehrte-erde.de Österr. Ingenieur- und Architekten-Zeitschrift, 154. Jg., Heft 7-9/2009 und Heft 10-12/2009 9
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