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Verfahren zur Herstellung von Winkel stützmauern und
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Winkelstützkonstruktionen und deren Ausbildung Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Winkelstützmauern und Winkelstützkonstruktionen
und deren Ausbildung.
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Unter Winkelstützmauern versteht man winkelförmige Stützkonstruktionen,
deren Aufgabe es ist, Geländesprünge zu sichern.
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Die meisten Bodenarten besitzen keine ausreichende Eigenfestigkeit,
um die an Geländesprüngen auftretenden Beanspruchungen aus dem Eigengewicht der
Erde, aus Wasserdruck und aus Auflasten auf Dauer zu ertragen. Deshalb müssen derartige
Geländesprünge durch Stützkonstruktionen gesichert werden. Bewährt haben sich neben
Winkelstützmauern auch Schwergewichtsstützmauern, Spundwände, Schlitzwände, Pfahlwände
und für vorübergehende Zwecke auch erdbewehrte Stützwände.
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Winkelstützmauern bestehen in der Regel aus Stahlbeton, sie können
aber auch aus Stahl, Spannbeton oder anderen Materialien und Kombinationen derselben
hergestellt werden und zusätzlich durch Erdanker verankert sein. Charakteristisch
für Winkelstützmauern sind die winkelförmig von der eigentlichen Sützwand abstehenden
Schenkel, die der Aktivierung von stabilisierenden Kräften im Erdreich dienen. Die
Stützwand und die Schenkel bilden bei den bekannten Herstellungsverfahren eine Einheit.
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Die bekannten Herstellungsverfahren setzen voraus, daß die Erde oberhalb
der abstehenden Schenkel oder Sporen abgetragen
wird, so daß die
Winkelstützmauer zunächst frei stehend errichtet werden kann. Bei Ortbetonkonstruktionen
wird in der Regel zunächst der Schenkel erstellt und erst anschließend die Stützwand
monolitisch mit dem Schenkel verbunden. Bei Fertigteilkonstruktionen wird die Winkelstützmauer
abschnittsweise errichtet. Ein Fertigteil besteht in der Regel aus einem kurzen
Stück der Winkelstützmauer Die Fertigteile werden auf dem vorbereiteten Baugrund
versetzt. Anschließend wird die Winkel stützmauer hinterfüllt.
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Nachteil der bekannten Herstellungsverfahren zur Errichtung von Winkelstützmauern
ist, daß zunächst der Boden hinter der Winkelstützmauer soweit entfernt werden muß,
daß genügend Platz für das Herstellen der abstehenden Schenkel vorhanden ist, und
daß der Boden anschließend wieder hinterfüllt werden muß.
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Durch die Erfindung sollen die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden
werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß abschnittsweise
in den gewachsenen Boden Schlitze oder Locher gefräßt, gebohrt oder gegraben werden,
in die vorab gefertigte abstehende Schenkelelemente aus Stahl, Stahlbeton oder Spannbeton
eingeschoben, eingepreßt oder eingerammt werden. Anschließend wird die aus Fertigteilelementen
bestehende Stützwand mit den Schenkelelementen biege- und schubfest verbunden Die
Stützwand kann aber auch als Ortbetonkonstruktion errichtet werden. Statt Schenkelelemente
und Fertigteilelemente der Stützwand nacheinander zu montieren, können auch fertige
Elemente der Winkelstützmauer, bei denen die Schenkelelemente und die Stützwandelemente
eine Einheit bilden, in die abschnittsweise hergestellten Schlitze oder Löcher eingebracht
werden. Beim Herstellen der Schlitze oder Löcher wird die Eigenschaft der meisten
Bodenarten ausgenutzt, Bigengençlchtslasten kurzzeitig über geringe Spannweiten
über Gewölbebildung abzutragen. Durch
das abschnittsweise Herstellen
der benötigten Schlitze ist für den jeweiligen Abschnitt die beschriebene Gewölbebildung
möglich. Die maximale Abschnittslänge richtet sich nach dem Transportgewicht der
Fertigteile, nach den vorhandenen Bodenarten und danach, ob während der Herstellung
eine Abstützung des Bodens durch eingebrachte Bleche oder andere Elemente vorgenommen
wird. Bei festen, bindigen Böden kann in der Regel auf eine Abstützung verzichtet
werden. Bei nichtbindigen und weichen Böden wird eine zwischenzeitliche Abstützung
der Schlitze bis zum Einbringen der Fertigteile erforderlich sein, wenn der Boden
nicht vorher eingefroren, chemisch verfestigt oder durch Entwässerung stabilisiert
und damit eine gewisse Eigenfestigkeit des Bodens künstlich hergestellt wird. Das
Abstützen der Schlitze erfolgt am zweckmäßigsten durch zwei gegeneinander abgestützte
Bleche, Blechkästen oder andere Nonstrdktionen, die nach dem Einbringen der Fertigteile
seitlich verschoben oder herausgezogen werden. Der verbleibende Hohlraum zwischen
den Schenkelelementen und dem umgebenden Boden kann dabei gleichzeitig oder anschließend
mit Mörtel, Beton, Chemikalien, Sand, Boden oder anderen Materialien verpreßt, vollgestopft
oder auf eine andere Art und Weise verfüllt werden. Dadurch wird ein Nachsacken
des Bodens hinter der Stützmauer verhindert und beim Herstellen benachbarter Schlitze
kann sich die oben beschriebene Gewölbewirkung ohne Gefügeveränderung des gewachsenen
Bodens unmittelbar einstellen.
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Je nach Art der verwendeten Geräte, des Bodens und der örtstichen
Gegebenheiten, wird es sich anbieten, die Schlitze oder Löcher in fortlaufender
(1, 2, 3, 4, 5, 6, ...>, wechselnder (zunächst 1, 3, 5, 7, ..., anschließend
2, 4, 6, 8, ...) oder beliebiger Reihenfolge herzustellen. Dabei kann bei guastigen
Bodenverhältnissen zwischen den einzelnen Schlitzen oder Löchern und damit auch
zwischen den einzelnen ScheEkelewemen ten ein Zwischenraum verbleiben. Voraussetzung
hierfür ist, daß der Boden in der Lage ist, die Zwischenräume auf Dauer durch Geçölbebildung
zu überbrücken oder daß die gewählten Abmessunge- der Schenkelelemente so groß sind,
daß die aktivierten Kräfte die Standsicherheit der Ninkelsützmauer gewährleisten.
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Die Fertigteilelemente der Stützwand werden zweckmäßigerweise durch
Fertigteilbalken, Ortbetonbalken oder sonstige längsaussteifenden Elemente an ungleichmäßigen
gegenseitigen Verformungen gehindert. Den selben Zweck hat auch eine Profilierung
der Fugen oder eine nachträgliche Längsvorspannung, wobei zusätzlich eine gleichmäßigere
Lastabtragung erzielt wird. Wird die Stützwand als Ortbetonkonstruktion hergestellt,
sind solche Maßnahmen in der Regel überflüssig. Selbstverständlich können die Winkel
stützmauern noch zusätzlich in bekannter Art und Weise nach hinten verankert werden.
Diese aufwendige Maßnahme wird sich insbesondere bei großen Geländesprüngen nicht
immer vermeiden lassen.
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Die Schenkelelemente können bereits Entwässerungskanäle enthalten.
Zur Gewichts- und Baustoffersparnis kann es zweckmäßig sein, die Schenkelelemente
und Stützwandelemente mit Hohlräumen zu versehen oder als sogenannte aufgelöste
Konstruktionen auszuführen. Die Schenkelelemente können auch bereits Kanäle für
das Auspressen der Hohlräume zwischen den Schenkelelementen und dem gewachsenen
Boden enthalten.
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Die Form der Schenkelelemente und der Fertigteilelemente der Stützwand
kann den statischen Erfordernissen angepaßt sein.
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Weil die größte Biegebeanspruchung bei unverankerten Stützwänden am
Wandfuß auftritt, wird man dann dort die Stützwandelemente und auch die Schenkelelemente
am dicksten herstellen.
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Die Biegebewehrung wird zweckmäßiger Weise geradlinig geführt, weil
bei konkavem Verlauf der Biegebewehrung ungünstige, nach außen gerichtete Umlenkkräfte
auftreten. Aus diesem Grund wird die hintere Begrenzung der Stützwand und die obere
Begrenzung der Schenkelelemente gradlinig ausgebildet und die vordere Begrenzung
der Stützwandelemente und die untere Begrenzung der Schenkelelemente den statischen,
ästhetischen und konstruktiven Erfordernissen entsprechend geradlinig oder gekrümmt
ausgebildet.
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Dünnwandige Schenkelelemente können bei einigen Bodenarten auch ohne
vorheriges Herstellen von Bodenschlitzen oder Löchern in den Boden eingepreßt oder
eingerammt werden. Hierfür werden sich besonders Stahlprofile eignen. Aber auch
bei dünnwandigen Stahlbeton und Spannbetonprofilen ist eine derartige Herstellung
bei günstigen Bodenverhältnissen möglich. Die Schenkelelemente werden in diesem
Fall wegen des Einpreß- oder Einrammvorgangs zweckmäßigerweise mit konstantem Querschnitt
ausgebildet.
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Die Erfindung wird durch einige Ausbildungsformen erläutert.
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F i g . 1 zeigt den Querschnitt durch eine Winkelstützmauer, bei der
die Schenkelelemente 1 in abschnittsweise hergestellte Bodenschlitze 3 eingeschoben
und die Stützwandelemente 2 anschließend mit diesen verbunden werden. In die Elemente
wurde die erforderliche Biegebewehrung eingezeichnet.
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F i g . 2 zeigt einen Längs schnitt durch die Schenkelelemente der
Fig. 1. Die einzelnen Elemente sind bei der dargestellten Ausbildungsform durch
Nut und Feder verbunden.
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F i g . 3 zeigt einen Längs schnitt durch die Stützwandelemente 2
der Fig. 1. Die einzelnen Elemente sind bei der dargestellten Ausbildungsform durch
Nut und Feder miteinander verbunden.
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F i g . 4 zeigt den Querschnitt durch eine Winkelstützmauer, bei der
die Schenkelelemente 1 und Stützwandelemente 2 eine Einheit bilden. Die einzelnen
Elemente werden durch einen längsaussteifenden Fertigteilbalken 6 an ungleichmäßigen
gegenseitigen Verformungen gehindert.
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F i g . 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Winkelstützmauer, bei
der die aus Fertigteilen bestehenden Schenkelelemente 1 in abschnittsweise hergestellte
Bodenschlitze eingeschoben, eingepreßt oder eingerammt werden und die Stützwand
2 als Ortbetonkonstruktion mit diesen verbunden wird.
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F i g . 6 zeigt einen Längs schnitt durch die Schenkelelemente 1,
die bei der dargestellten Ausbildungsform durch Nut und Feder miteinander verbunden
sind. Sie werden in abschnittsweise hergestellte Schlitze 3 geschoben. In der dargestellten
Ausführungsform wird der Boden durch zwei Bleche 5 abgestützt, die durch einen fest
mit den Blechen verbundenen Steg und die bereits montierten Schenkelelemente 1 gehalten
werden. Die Montage erfolgt bei der dargestellten Ausbildungsform in fortlaufender
Reihenfolge, wobei der Boden vor dem Steg entfernt, und nach der Montage des letzten
Schenkel elements die Bleche 5 seitlich verschoben werden.
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F i g . 7 zeigt eine Draufsicht auf die Schenkelelemente 1 der Fig.
6, die zur Sicherung gegen Verschieben am hinteren Rand miteinander verbunden sind.
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F i g . 8 zeigt einen Schnitt durch eine Ausbildungsform der Verbindung
der einzelnen Schenkelelemente 1 nach Fig. 7.
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Eine Bewehrungsschlaufe umschließt einen kräftigen-Bolzen, der aus
dem bereits montierten Element, das seitlich etwas verspringt, herausragt.
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F i g . 9 zeigt einen Längs schnitt durch kreiszyindrische Schenkelelemente
1. Der Hohlraum 4 zwischen den Schenkelelementen 1 und dem umgebenden Boden ist
mit Mörtel, Beton, Chemikalien, Sand, Boden oder anderen Materialien verpreßt, vollgestopft
oder auf eine andere Art und Weise verfüllt worden.
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Der das Bohrloch 4 umgebende Boden wird durch ein ziehbares Rohr 13
gestützt. Die Schenkelelemente 1 haben bei der dargestellten Ausbildungsform einen
von ihrer Länge und Beanspruchung sowie der Bodenart abhängigen gegenseitigen Abstand.
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Der Abstand wird durch die Gewölbewirkung des Bodens (dargestellt
durch die gestrichelten, am Ende mit Pfeilen versehenen Linien) überbrückt.
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F i g . 10 zeigt einen Längsschnitt durch quadratische Schenkelelemente
1, die wie in Fig. 9 mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Statt eines stützenden
Rohres 13 kann auch ein rechteckiger oder quadratischer Kasten 12 verwendet werden.
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F i g . 11 zeigt einen Querschnitt durch ein Schenkelelement 1, bei
dem Entwässerungskanäle 9, die durch Filterelemente 11 gegen Verstopfen abgeschlossen
werden, eine Entwässerung des Bodens hinter der Winkelstützmauer erlauben.
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F i g . 12 zeigt einen Querschnitt durch ein Schenkelelement 1 mit
Verpreßkanälen 10, die ein Auspressen des Hohlraumes zwischen den Schenkelelementen
und dem umgebenden Boden von einer Anschlußstelle aus erlauben sollen.
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F i g . 13 zeigt einen Längsschnitt (Schnitt A-A von Fig. 12) durch
ein Schenkelelement 1 mit Verpreßkanälen 10.
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Die dargestellte Anordnung soll ein Verpressen der Hohlräume zwischen
den Schenkelelementen 1 und dem umgebenden Boden von einer Anschlußstelle aus erlauben.
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F i g . 14 zeigt einen Querschnitt durch eine Winkelstützmauer mit
geneigten Schenkelelementen 1, bei der die Stützwandelemente 2 durch Längsspannglieder
8 gegeneinander längs vorgespannt werden, so daß sie sich nicht gegeneinander verschieben.
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Die Schenkelelemente 1 können unter beliebigem Winkel oC gegen die
Horizontal geneigt sein.
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F i g . 15 zeigt einen Querschnitt durch eine Winkelstützmauer mit
aufgelöstem Querschnitt, bei der die Schenkelelemente 1 und die Stützwandelemente
2 eine Einheit bilden. Mögliche Querschnittsformen sind in den Fig. 18 bis 20 dargestellt.
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Während die Stützwandfläche entsprechend ästhetischen Anforderungen
geformt sein kann, wird die Hinterkante der Stege geradlinig, in der dargestellten
Ausbildungsform mit veränderlicher Höhe, ausgebildet. Durch n-förmige Fertigteilbalken
6 werden die Fertigteilelemente an ungleichmäßigen gegenseitigen Verformungen
gehindert.
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F i g . 16 zeigt einen Querschnitt durch eine Winkelstützmauer mit
aufgelöstem Querschnitt der Wandelemente 2, wobei die Schenkelelemente 1 als Hohlquerschnitt
ausgebildet sind.
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F i g . 17 zeigt eine der Fig. 15 ähnliche Ausbildungsform, wobei
die Aussteifung der einzelnen Fertigteilelemente durch einen Ortbetonbalken 7 erfolgt
und die Wandelemente 2 durch Erdanker 14 gehalten werden.
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F i g . 18 b i s 20 zeigen mögliche Ausbildungsformen für die aufgelösten
Querschnitte der Schenkelelemente 1 oder der Wandelemente 2 der Fig. 15 bis 17.
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Statt der dargestellten Stahlbeton- oder Spannbetonquerschnitte können
dünnwandige Stahlprofile ohne vorheriges Herstellen von Schlitzen und Löchern in
den Boden eingepreßt oder eingerammt werden.
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Abschließend sollen die verwendeten Bezeichnungen zusammengestellt
werden: 1 Schenkelelemente 2 Stützwandelemente 3 Bodenschlitze 4 Bodenlöcher 5 Stützbleche
6 längsaussteifender Fertigteilbalken 7 längsaussteifender Ortbetonbalken 8 Längsspannglieder
9 Entwässerungskanäle 10 Verpreßkanäle 11 Filterelemente 12 Stützkästen für die
Montage der Schenkelelemente 13 Stützrohre für die Montage der Schenkelelemente
14 Erdanker