CH676015A5 - - Google Patents

Description

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CH 676 015 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine, eine Hinterfüllung, insbesondere eine Bodenaufschüttung, absichernde Stützkonstruktion.

Im Laufe der letzten 10 Jahre wurden auf dem Gebiete der Bodenstabilisierung erfolgreiche Versuche mit den als «bewehrte Erde» bezeichneten Stabilisierungsverfahren durchgeführt. Unter bewehrter Erde versteht man dabei eine Erdaufschüttung mit eingelegter Bewehrung aus Metall- oder Kunststoffbändern, welche lageweise in gegenseitigen horizontalen und vertikalen Abständen beim Auffüllen des Bodens eingelegt und an einer die Bodenaufschüttung abschliessenden Aussenhaut angehängt werden. Die Bewehrungsbänder können Zugspannungen aufnehmen und übertragen dieselben durch Reibung am Boden, so dass derartige bewehrte Böden selbst als Stützkonstruktionen dienen können.

Die Anwendungsmöglichkeiten dieses relativ neuen Verfahrens sind allerdings insofern begrenzt, als die Anbringung einer bewehrten-Erde-Auffül-lung einen tragfähigen Grund voraussetzt und daher auf weichen Böden geringer Scherfestigkeit nicht ohne weiteres eingesetzt werden kann. Da ferner der «bewehrte-Erde-Körper» gewissermas-sen eine schlaffe, biegeweiche, flexible Konstruktion darstellt, welche unter Last geringfügige Ausgleichsbewegungen ausführen kann, ohne dass deren Sicherheit darunter leidet, ist die bisher einzig eingesetzte Aussenhaut aus Metall oder die konventionelle aus Beton-Fertigelementen erstellte Futtermauer zu unbeweglich, so dass sich bestimmte vorteilhafte Eigenschaften der bewehrte-Erde-Hinterfüllung gar nicht voll auswirken können.

Der Bau von herkömmlichen Betonstützmauern sowie die Erdhinterfüllung setzt einen tragfähigen Grund voraus und ist daher auf weichem Boden geringer Scherfestigkeit nicht ohne weiteres auszuführen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Stützkonstruktion zur Absicherung einer Hinterfüllung mit Aussenhaut vorzuschlagen, welche der Aussenhaut eine grosse Biegefestigkeit zwecks Aufnahme der Horizontallasten verleiht, andererseits aber dennoch die Bildung einer in sich starren Aussenhaut vermeidet, so dass auch die Aussenhaut selbst in gewissen Grenzen beweglich ist und sich somit den lastbedingten Verschiebungen des Hin-terfüllmaterials anpassen kann. Ferner soll auch gewährleistet sein, dass der die Hinterfüllung und die Aussenhaut tragende Grund im Hinblick auf mögliche Grundbruch- oder Geländebruchflächen ausreichend gesichert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die im Patentanspruch 1 definierte Stützkonstruktion. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Stützkonstruktion,

Fig. 2 zeigt eine Frontansicht derselben,

Fig. 3 ist ein Horizontalschnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 ist eine Detailansicht eines Mauerelements und der an demselben angreifenden Stütz- und Absicherungselemente.

Gemäss Fig. 1 befinden sich in einem relativ weichen Boden B geringer Scherfestigkeit eine Reihe von Injektions-Tragpfählen 1, welche in bekannter Weise als Stahlrohre 2 mit seitlichen Austrittsöffnungen 3 ausgebildet sind. Diese Stahlrohre 2 werden üblicherweise in den Boden B eingerammt oder eingebohrt und anschliessend mit Zementmilch beschickt, die durch die Öffnungen 3 austritt und die Rohre 2 somit im umgebenden Bodenbereich sicher verankert. Der obere Abschnitt jedes Tragpfahles 1 weist ein Aussengewinde 1 a auf, auf welches eine mit einer Gewindebohrung versehene Koppelmuffe 5 aufgeschraubt ist. Am Umfang der Koppelmuffe 5 sind zwei Bodennägel 4 befestigt, welche unter verschiedenen Winkeln ins benachbarte Erdreich ragen und somit die Oberteile der Tragpfähle 1 gegen seitliches Auswandern sichern. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Bodennägel 4 direkt an einer Stelle der Tragpfähle 1 angreifen zu lassen.

In jeder Koppelmuffe 5 ist von oben das mit Aussengewinde versehene Unterteil eines Rohres 7 eingeschraubt, das im Hinblick auf seine noch zu beschreibende Funktion als Mauerpfahl 7 bezeichnet wird. Jeder Tragpfahl 1 ist somit über die Koppelmuffe 5 mit einem zugehörigen Mauerpfahl 7 starr verbunden und bildet mit diesem eine sicher im Boden verankerte Tragsäule.

Über dem Erdreich B befindet sich eine Aufschüttung A, welche als «bewehrte Erde» ausgebildet ist und demgemäss mit eingelegter Bewehrung aus Metall- oder Kunststoffbändern 8 versehen ist. Dieser bewehrte Erdkörper bildet somit einen zwar biegeweichen, aber dennoch quasi monoliti-schen Verbundkörper. Die in unterschiedlichen Höhen angeordneten Bewehrungsbänder 8 können Zugspannungen aufnehmen und übertragen dieselben durch Reibung an den Boden, so dass der auf diese Weise bewehrte Boden selbst als Stützkonstruktion verwendbar ist. Die hervorragenden Vorteile dieser auf dem Prinzip der bewehrten Erde erstellten Stützkonstruktion sind die im Vergleich zu den konventionellen Betonmauern erheblich niedrigeren Kosten, die einfache Herstellungsweise und deren flexibles mechanisches Verhalten. Die Bewehrungsbänder 8 sind, wie Fig. 1 zeigt, an den Beton-Fertigelementen 9 einer die Aussenhaut des bewehrten Erdkörpers bildenden Mauer 10 befestigt, beispielsweise angeschraubt.

Auf die Gewindeabschnitte 6 der Mauerpfähle 7 sind ferner Auflager 11 aufgeschraubt, welche beispielsweise als Stahlscheiben mit Gewindebohrung ausgebildet sein können und auf die sich die Fertigelemente 9 der Mauer 10 abstützen. Die Auflager 11 können beispielsweise auch in Form der in der Schweizerischen Patentschrift Nr. 644 171 dargestellten Halteschellen ausgebildet sein. Die Fertigelemente 9, deren Aufbau am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind vorzugsweise aus Beton gegosse-

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ne Profilsteine, welche mindestens zwei, zu deren Vertikalmittelebene symmetrisch angeordnete Durchgangslöcher 12 aufweisen. Fig. 4 zeigt ein Fertigelement 9 mit drei solcher Durchgangslöcher 12, durch deren zwei die Mauerpfähle 7 hindurchragen. An den Mauerpfählen 7 greifen in den horizontalen Mauerfugen netzartig ausgebildete Bewehrungselemente 13 an, welche in das aufgeschüttete Erdreich A eingebettet werden, worauf das darüber aufgeschüttete Erdreich jeweils verdichtet wird. Die Bewehrungselemente 13 können an ihren Enden mittels Bindedrähten 13a an den Mauerpfählen 7 festgebunden oder auf andere Weise an denselben befestigt sein.

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist jedes Fertigelement 9 einerseits mit einem Vorsprung 14 und an der gegenüberliegenden Seite mit einer entsprechend geformten Einbuchtung 15 versehen, so dass sich beim Zusammenfügen der Fertigelemente eine Art Nut- und Federverbindung ergibt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Mauer 10 ferner im Gegensatz zur üblichen Maurertechnik nicht mit gegeneinander versetzten Fertigelementen, sondern so erstellt, dass sich durchgehende Vertikalfugen V ergeben. Im Bereiche dieser Vertikalfugen erhält man somit eine Art Gelenkstellen, an welchen die Mauer dem horizontalen Erddruck geringfügig nachgeben kann; dadurch können die durch Verdichtungsdruck und Vibration auf die Mauer wirkenden Kräfte abgefangen und Beschädigungen bzw. Zerstörungen mit Sicherheit vermieden werden.

Verbessert wird diese seitliche Nachgiebigkeit der Mauer noch durch die Tatsache, dass die Vorsprünge 14 und Einbuchtungen 15 der Fertigelemente nicht rechteckig oder quadratisch, sondern verjüngt, beispielsweise trapezförmig oder kreisbogenförmig ausgebildet sind, wie dies eindeutig aus Fig. 3 und Fig. 4 hervorgeht.

Die Resthohlräume der Fertigelemente werden nach der Erstellung der Mauer mit Beton ausgegossen.

Dank der beschriebenen Ausbildung bildet die Mauer 10 eine Aneinanderreihung in sich geschlossener, einzelfundierter Mauersegmente I, II, III... (Fig. 2), welche gelenkig miteinander verbunden sind und deren Tragpfähle 7 je nach Konsistenz des Baugrundes in unterschiedliche Tiefen 1 bzw. L hinabreichen können.

Bei Erstellung der beschriebenen Stützkonstruktion werden zunächst die Injektions-Tragpfähle 1 eingerammt oder gebohrt und durch Injektion von Zementmilch im Erdreich verankert, worauf die Koppelmuffen 5 aufgeschraubt und die Bodennägel eingetrieben und an den Koppelmuffen 5 angehängt werden. Anschliessend werden die Mauerpfähle 7 aufgeschraubt und die Mauer sukzessive mit der Aufschüttung des Erdreiches A hochgezogen, wobei das Erdreich A während des Aufbaus schichtenweise verdichtet wird, nachdem die Bewehrungselemente 8 und 13 eingelegt wurden. Da die Bewehrungselemente 13 gleichzeitig die Armierung des bewehrten Erdkörpers A darstellen können, kann auf die zusätzliche Verwendung der Bewehrungsbänder 8 gegebenenfalls verzichtet werden. Auch können die Bewehrungselemente 8 und 13 je nach

Bedarf miteinander verbunden werden. Beide Bewehrungselemente 8 und 13 werden vorzugsweise netzartig ausgebildet und können aus Metalldrähten oder Kunststoffbändern bestehen. Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet für beide hoch-zugfeste Geotextilien.

Die beschriebene Stützkonstruktion bietet gegenüber den bisher bekannten Stützmauern eine Reihe von Vorteilen:

- Es müssen keine Streifenfundamente erstellt werden, so dass damit auch keine Aushubarbeiten anfallen,

- die Mauer wirkt als aufgeschlossene Pfahlwand und die auftretenden Horizontal- und Vertikalkräfte werden letztlich von den Mauer- und Tragpfählen 7 bzw. 1 aufgenommen,

- die Höhenlage der die Mauer bildenden Fertigelemente ist durch Justierung der Auflager 11 regulierbar,

- die beschriebene Gelenkfunktion gibt der Mauer eine gewisse Flexibilität in horizontaler und vertikaler Richtung,

- die Mauer setzt sich aus einer Reihe von Mauersegmenten von der Breite der verwendeten Fertigelemente zusammen, welche gelenkig miteinander verzahnt sind und eine individuelle Tiefenfundie-rung gestatten und

- besonders vorteilhaft erweist sich die Stützkonstruktion, wenn der unter der Mauerbasis vorhandene Grund ein weicher Boden geringer Scherfestigkeit ist.

Die Belastungsfähigkeit eines solchen Bodens wird erheblich verbessert, da einerseits die Vertikallast der Mauersegmente über die Tragpfähle in den tragfähigen Grund abgeleitet und andererseits durch die kraftschlüssige Verbindung Pfahl-Bodennagel eine Pfahlkopfsicherung gegen seitliches Auswandern erzielt wird. Ausserdem wird durch die Bodenvernagelung die Tragfähigkeit des Basismaterials hinter der Mauer, d.h. unterhalb des Schüttkörpers erhöht, wobei sich durch die Verdübelung möglicher Trennflächen eine Sicherung gegen Grundbruch oder Geländebruch ergibt.

Von besonderer Bedeutung ist ferner, dass die die Aussenhaut des bewehrten Erdkörpers bildende Stützmauer 10 selbst praktisch keine Horizontalkräfte aufzunehmen braucht, da die im Mauerbereich anfallenden Horizontal- oder Schräglasten von den Mauer-Fertigelementen auf die Mauerpfähle 7 und von diesen über die sicher verankerten Injektions-Tragpfähle 1 an den Boden weitergeleitet werden.

Gemäss einer weiteren Variante können horizontal benachbarte Fertigelemente auch im gegenseitigen Abstand angeordnet sein, wobei durch deren -beispielsweise beidseitig gemäss Fig. 3 ausgebildete - Einbuchtungen 15 ein plattenförmiger Riegel eingeschoben wird, dessen vertikale Längskanten dem Profil der Einbuchtungen 15 angepasst wären.

Auch diese Variante würde die im Vertikalfugen-bereich angestrebte Gelenkfunktion ergeben.

Die als Injektionspfähle ausgebildeten Tragpfähle können, wie dem Fachmann bekannt ist, nicht nur mit der erwähnten Zementmilch, sondern auch mit anderen Arten von Pfahlmörteln beschickt werden,

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wozu jede wässrige Suspension von Sand, Kalk und/oder Zement verwendbar ist.

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Patentansprüche

1. Stützkonstruktion, eine Hinterfüllung absichernd, gekennzeichnet durch eine Reihe von in gegenseitigen Abständen im Boden angeordneten Stützpfählen (1, 7) und eine der Hinterfüllung (A) anliegende, eine Aussenhaut bildende Mauer (10) aus Fertigelementen (9), welche sich auf an den Stützpfählen (1, 7) befestigte Auflager (11) abstützt und durch deren vertikal fluchtende Hohlräume (12) die Stützpfähle (7) hindurchragen, wobei die Fertigelemente (9) der Mauer (10) mit durchgehenden Vertikalfugen (V) verlegt sind und jeweils horizontal benachbarte Fertigelemente im Vertikalfugenbereich durch formschlüssige Kupplungselemente so miteinander verbunden sind, dass die so gebildeten anein-andergrenzenden Mauersegmente (I, II, III) im Bereich ihrer Vertikalstösse sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung gegeneinander beweglich sind und die auftretenden Horizontal- und Vertikalkräfte letztlich von den Stützpfählen (7) aufgenommen werden.

2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stützpfahl einen im Boden verankerten Tragpfahl (1) aufweist, welcher einen durch die Hohlräume der Fertigelemente (9) hindurchragenden Mauerpfahl (7) trägt.

3. Stützkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragpfähle (1) als Injektionspfähle ausgebildet sind.

4. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stützpfählen (7) Bewehrungselemente (13) befestigt sind, welche in unterschiedlichen Höhen in die Hinterfüllung (A) eingebettet sind, um damit eine Verformung der Mauer durch Verdichtungsdruck beim Einbau der Hinterfüllung zu vermindern oder zu verhindern.

5. Stützkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterfüllung (A) zusätzlich zu den an den Mauerpfählen (7) verankerten Bewehrungselementen (13) mit weiteren, auf unterschiedlichen Höhen liegenden Armierungseinlagen (8) versehen ist, welche entweder lose in den Boden eingelegt oder an den Fertigelementen (9) der Mauer (10) befestigt sind.

6. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mauersegment (I, II, III...) mindestens zwei auf zwei Tragpfählen (1) gegründete Mauerpfähle (7) aufweist.

7. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 2 bis 6, insbesondere bei Erstellung derselben auf weichem Boden geringer Scherfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Bedarf mindestens ein Bodennagel (4) mit dem Kopf eines Tragpfahls (1) kraftschlüssig verbunden ist und von demselben in das unter der Hinterfüllung (A) befindliche Erdreich hineinragt und dadurch neben der Verdübelung möglicher Trennflächen auch eine Fixierung und Sicherung gegen seitliche Verdrückung des Tragpfahlkopfes bietet.

8. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Stützpfählen (7) angreifenden Bewehrungselemente (13) und/oder Armierungseinlagen (8) Gitter oder Bänder aus Metall oder Kunststoff, vorzugsweise aus Geotextilien, sind.

9. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Kupplungselemente stirnseitige Vorsprünge (14) und entsprechende Einbuchtungen (15) der Fertigelemente (9) sind, wobei die Vorsprünge (14) aneinandergrenzender Fertigelemente (9) der Mauer (10) sich nach aussen verjüngen und die zugehörigen Einbuchtungen (15) eine entsprechende Gegenform aufweisen, um damit die Horizontalbeweglichkeit benachbarter Mauersegmente (I, II, III...) im Bereich der Vertikalfugen der Mauer (10) zu verbessern.

10. Stützkonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Vorsprünge (14) der Mauer-Fertigelemente (9) im Horizontalschnitt trapezförmig sind.

11. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Auflager (11) höhenverstellbar an den Mauerpfählen (7) angeordnet sind.

12. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mauerpfähle (7) an ihren unteren, den Tragpfählen (1) zugewandten Endabschnitten mit einem Aussengewinde (6) versehen und die Auflager (11) als Justiermuttern auf die Mauerpfähle (7) aufgeschraubt sind.

13. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragpfähle (1) mit den Mauerpfählen (7) durch Schraubmuffen (5) verbunden sind, welche auf den jeweiligen Tragpfahlkopf und den Mauerpfahlfuss aufgeschraubt sind.

14. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützpfähle (1) benachbarter Mauersegmente (I, II, III...) je nach der Tragfähigkeit des Baugrundes in unterschiedliche Tiefen hinabreichen.

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