Tragschichtbewehrung mit TenCate GeokunststoffenGeokunststoffbemessung für Verkehrswege auf schlecht tragfähigem Untergrund

Einleitung

Der Einsatz von Geokunststoffen beim Bau vonVerkehrswegen ist vielfältig, und sowohl fürtemporäre als auch für permanente Maßnahmen mitvorwiegend dynamischen Verkehrsbelastungensinnvoll. Das Ziel ist die Verbesserung derTragfähigkeit; neben den klassischenGeokunststofffunktionen Trennen und Filterneinerseits, geht es andererseits um eine Reduktionder Verformungen bzw. um eine Verminderung derabsoluten und differenziellen Setzungen. Dies gilt imBesonderen bei Böden mit geringer Tragfähigkeit undhoher Zusammendrückbarkeit.

Anwendung

Trotz Tragschichtstärken von oftmals mehr als 1 mMächtigkeit wird auf sehr weichem Untergrund häufigkeine ausreichende Tragfähigkeit des Erdplanumsoder ein geforderter Verdichtungswert erreicht.

Mit der Einlage eines Geokunststoffes alsBewehrungselement in der Trennfläche zumUntergrund bzw. im unteren Bereich der erstenTragschicht werden folgende Ziele verfolgt:

• Verminderung der erforderlichenTragschichtstärken bis zum Erreichen dergeforderten Verdichtungswerte und derentsprechenden Tragfähigkeit.

• Reduktion der Spurrinnentiefen inAbhängigkeit der Verkehrsbelastung.

• Verlängerung der Gebrauchsdauer vonVerkehrswegen.

Es sind folgende Hauptanwendungen zuunterscheiden:

Temporäre Anwendungen• Bewehren der Tragschicht für ein

Arbeitsplanum für schwere Baugeräte• Bewehren der Tragschicht einer temporären

Baupiste ohne oder mit festem Oberbaumit dem Hauptziel der Einsparung an mineralischemTragschichtmaterial.

Permanente Anwendung• Bewehren der Tragschicht einer

permanenten Straße mit in der Regel festem(klassifizierten) Oberbau

mit dem Ziel einer Verbesserung bzw.Homogenisierung des Trag- und Setzungsverhaltenund damit einer Verlängerung der Gebrauchsdauer.

Bewehren einer Arbeitsplattform für schweres Gerät

Bewehren einer Baupiste

Bewehren der Fundationsschicht im Verkehrswegebau

TenCate Geosynthetics Austria Gesellschaft m.b.H.Schachermayerstrasse 18, A-4021 Linz, AustriaTel. +43 732 6983 0, Fax +43 732 6983 5353service.at@tencate.com, www.tencate.com

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Bemessung von Geokunststoffen für Straßen mit ungebundenem Oberbau

Allgemeines

Straßen mit ungebundenem Oberbau werdenhauptsächlich für temporäre Zwecke, wie z.B.Baupisten oder Arbeitsplattformen, aber auch fürdauerhafte Lösungen etwa bei Wirtschaftswegen undForststraßen angewendet.

Zweck der Verwendung von hochzugfestenGeokunststoffen ist es, die Gebrauchstauglichkeit derStraße zu verbessern. Dadurch ist eine Erhöhung derzulässigen Achslasten bei gleichzeitiger Reduzierungder Verformungen für die gleiche Lastübergangszahlmöglich. Andererseits kann durch die Verwendungeiner Geokunststofflage eine Reduzierung derTragschichtdicke vorgenommen werden.Bei sehr schlechten Untergrundverhältnissen wirdoftmals erst durch Geokunststoffe eine Befahrbarkeit/Belastbarkeit möglich gemacht.

Funktion der Geokunststoffeinlage

Entscheidend für die benötigte Funktionsweise desGeokunststoffes sind die Tragfähigkeit desBaugrundes sowie die hydrologischen Verhältnisse.Je nach Art des Untergrundes übernimmt derGeokunststoff eine Trennfunktion, durch die sowohldie Eigenschaften, als auch die Dicke derTragschicht erhalten bleiben. Zur Reduktion derVerformungen wird zusätzlich dieBewehrungsfunktion benötigt. Je geringer dieTragfähigkeit des Untergrundes, desto mehr steht dieBewehrungswirkung im Vordergrund, während mitzunehmender Tragfähigkeit die Trennfunktion desGeokunststoffes an Bedeutung gewinnt. Wichtig fürdie korrekte Auswahl des Geokunststoffes ist auchdie Feststellung der hydrologischen Verhältnisse imUntergrund. Muss im Boden gebundenesPorenwasser entweichen können, so ist auch dieFilterfunktion des Geokunststoffes ein maßgeblichesKriterium.

Trennen Bewehren Filtern

Wenngleich es sich bei der Trenn- undBewehrungsfunktion um sich überlagerndeWirkungsweisen handelt, kann eine Grenze mittelsder Tragfähigkeit des Untergrundes definiert werden,bei der alleine die Trennwirkung für die Verbesserungder Verkehrsstruktur verantwortlich ist. Aus derErfahrung heraus hat sich für die Grenze zwischenTrennen und Bewehren ein Verformungsmodul(Erstwert) von EV1 ≥ 5 MN/m² bewährt.Im englischsprachigen Raum entspricht dieser Wertdem California Bearing Ratio CBR ≥ 3%.

Vergleich unterschiedlicher Kennwerte der Tragfähigkeitnach HAASE (2004)

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Bemessung von Geokunststoffen für Straßen mit ungebundenem Oberbau

Folgende Kriterien sind bei der Auswahl einesBewehrungsproduktes zu beachten:

• Achslast der Baufahrzeuge• erwartete Lastübergänge in der

Funktionsdauer der Straße• erlaubte Spurrinnentiefe auf der Tragschicht• Tragfähigkeit des Untergrundes (z.B. EV1,

CBR, …)

Einfluss des Geokunststoffes auf dieTragfähigkeit

Die Tragfähigkeit wird generell von der Mächtigkeitder Tragschicht, sowie den Scherwiderständen vonUntergrund und Tragschicht beeinflusst. Diese sindwiederum vom erreichten Verdichtungsgradabhängig.Einerseits erhöht die Einlage einerGeokunststoffbewehrung die Tragfähigkeit desSystems infolge einer rückhaltend wirkendenZugkraft, andererseits durch das Erreichen einerverbesserten Lastverteilung, welche die vertikalenSpannungen auf den Untergrund reduziert. DieAktivierung einer Zugkraft im Geokunststoff setzt einegewisse Dehnung, sprich eine Verformung desSystems voraus.Im Allgemeinen wird die Verformung des Systemsüber die zulässige Spurrinnenbildung begrenzt.Für temporäre Baupisten sollte eine Spurrinnentiefevon 10 cm nicht überschritten werden. Ist dieseBaupiste später Bestandteil einer gebundenenStraße, so sollte diese Tiefe auf max. 5 cm begrenztwerden.

Bemessung

Die für diese Anwendung entwickeltenBemessungsmodelle basieren größtenteils aufempirisch gewonnenen Erkenntnissen. Dienachfolgend dargestellte Tabelle, sowie die nachdem Verfahren Giroud/Noiray (1981) ermitteltenKurven, stellen jahrelange Erfahrungswerte dar, undsollen dem Anwender die Auswahl des geeignetenGeokunststoffes erleichtern.

Tragfähigkeit am ErdplanumEV1 [MN/m²] 0,5 - 1,5 1,5 - 2,5 2,5 - 5,0

CBR [%] 0,5 - 1,0 1,0 - 1,5 1,5 - 3,0

Konsistenz flüssig breiig weich

visuelleBeurtei lung

man versinktbeim Stehen

> 75 mm

man versinktbeim Gehen40 - 75 mm

man versinktbeim Gehen

< 40 mm

benötigteFunktionen Geokunststoffempfehlung

trennenbewehren

filternRock PEC

75/75Rock PEC

55/50Rock PEC

35/35

trennenbewehren

Geolon PP120S

Geolon PP80

Geolon PP60

Empfohlene Produktwahl entsprechend derUntergrundverhältnisse

Bemessungskurven ungebundener Tragschichten mit undohne Bewehrung für Spurrinnentiefen 10 cm

Bemessungskurven ungebundener Tragschichten mit undohne Bewehrung für Spurrinnentiefen 5 cm

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Bemessung von Geokunststoffen für Straßen mit klassifiziertem Oberbau

Allgemeines

Im klassifizierten Straßenbau arbeitet man mitstandardisierten Aufbauten und Schichtdicken,welche sich aus langjähriger Erfahrung durchgesetztund etabliert haben. In der Regel wird einMindestwert der zu erreichenden Tragfähigkeit aufdem Erdplanum vorgegeben.Entspricht der anstehende Boden diesen gefordertenWerten nicht, ist der Untergrund entsprechend zuverbessern. In diesem Fall können die Empfehlungenaus dem Bemessungsvorschlag für Straßen mitungebundenem Oberbau herangezogen werden.

Bewehrte Bodenverbesserungsschicht für Straßen mitgebundenem Oberbau

Zum Unterschied von unbefestigten Straßen spielt imklassifizierten Straßenbau die Langlebigkeit eineentscheidende Rolle. Der Geokunststoff hat dieAufgabe, die Struktur zu festigen und Verformungenzu minimieren. Dabei ist das Kraft-Dehnungs-verhalten, sprich der Steifemodul desGeokunststoffes von entscheidender Bedeutung.

BemessungAllgemein gültige Bemessungsmethoden zurErmittlung der Tragschichtdicke bzw. der zuerwartenden Tragfähigkeit bei Verwendung vonGeokunststoffen sind nicht vorhanden, da dietheoretischen Grundlagen die Inhomogenität undAnisotropie der Böden nicht modellieren können.Im Schweizer Geotextilhandbuch ‚Bauen mitGeokunststoffen’ (SVG 2003) werdenErfahrungswerte für die Bodenaustauschdicke zum

Erreichen einer geforderten Tragfähigkeit vonEV2 = 45 MN/m² angegeben (siehe Grafik).Als Orientierung dient die nachfolgendeProduktauswahltabelle in Kombination mit demBemessungsdiagramm.Für sehr schlecht tragfähigen Untergrund mit einerTragfähigkeit 1,5% CBR empfiehlt es sich, einezusätzliche Verstärkungslage Geogitter in dieTragschicht einzulegen, um die Steifigkeit desGesamtsystems zu erhöhen. Das Geogitter sollte vorder letzten Schüttlage eingelegt werden.

Tragfähigkeit am Erdplanum

EV1 [MN/m²] 0,5 - 2,5 2,5 - 5,0 5,0 - 9,0

CBR [%] 0,5 - 1,5 1,5 - 3,0 3,0 - 5,0

benötigteFunktionen

Geokunststoffempfehlung

trennenbewehren

filternRock PEC 75/75 Rock PEC 55/50 Rock PEC

35/35

trennenbewehren

Geolon PP120S Geolon PP 80 Geolon PP

60

verstärken Miragrid GX35/35

Empfohlene Produktwahl entsprechend derUntergrundverhältnisse

Materialersatz mit/ohne Bewehrung zum Erreichen einerbestimmten Tragfähigkeit

Für Baumaßnahmen größeren Umfangs empfiehltsich eine Probeschüttung auf der Baustelle, um dieMaßnahmen zur Erreichung der gefordertenTragfähigkeit nachzuweisen.