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Verfahren zur Sicherung von Böschungen.
Stützmauern können unterschieden werden in solche, die freistehend aufgebaut und dann erst mit einer Aufschüttung hinterfüllt werden (eigentliche Stützmauern), und in solche, die nur bis zur Oberfläche des Geländes oder einer schon bestehenden ruhenden Auffüllung reichen (Futtermauern). Die bisherige Berechnungsweise behandelt beide gleich.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Befestigung von Böschungen, mittels dessen Ersparnisse an Baustoff und Arbeitszeit erzielt werden können.
Heute ist der Dimensionierung aller Stützmauern, gleichgültig, um welche Konstruktion es sich handelt, gemeinsam, dass die Mauerabmessungen derart stark gemacht werden, dass sie dem Erddruck Widerstand leisten können. Der Erddruck, besonders bei höheren Mauern, ist eine sehr grosse Kraft, und seine Abwehr erfordert einen grossen Aufwand an Baustoffen und Arbeit.
Die Standfähigkeit des Erdreichs (Erde, Sand, Kies, Gerölle u. dgl., auch trockener Lehm oder Lehmsteingemenge) zeigt zwei verschiedene Grenzwerte : die Anfangsstandfähigkeit und die Beharrungs- standfähigkeit.
Die Anfangsstandfähigkeit des frisch abgegrabenen Bodens ist viel grösser, als der einfachen Reibung zwischen seinen trockenen Teilen entsprechen würde. Das beweist jede Kiesgrube, alle wunden Flussund Meeresufer, jede Baggerstelle, besonders wo Löffelbagger arbeiten. Sogar Aufschüttungen von wenigen Monaten Alter gestatten schon wieder, ohne einzustürzen, Abgrabungen, die erheblich steilere Neigung haben als den Reibungswinkel, ja eingeschwemmte Land schon unmittelbar nach erfolgter Wasserversickerung. In der Anfangsneigung befindet sich der Erdkörper im Gleichgewicht : Da von vorn her, also von der freien Seite, keine Kraft drücken kann, kann auch von hinten kein Erddruck wirken. Es ist also zweifellos die Kraftwirkung der Erdschwere durch Gegenwirkung anderer Art so vollständig gebunden, dass kein Erddruck mehr auftritt.
Aber die Anfangsstandfähigkeit des ungebundenen Bodens ist nicht von Dauer. Frost, Trockenheit und Wind oder Nässe lösen das Gefüge, genau so, wie das Gefüge in den abgegrabenen ("gelösten") Bodenmengen gelöst wird. Wenn der Frost weicht oder trocken Weiter anhält, lösen sich Schollen ab oder fallen fast ununterbrochen Sandkörner und Kiesel herab, bis sich die Beharrungsneigung ausgebildet hat, welche ziemlich genau der einfachen Reibung zwischen den trockenen Teilen entspricht.
Die bisherige Futtermauerberechnung geht von diesem Beharrungszustand aus und muss es auch wegen der bisherigen Bauweise. Es ist aber zu beachten, dass der Erddruck erst durch die Arbeitsweise, nämlich das Aufgraben, entfesselt wird und die ausserordentlich weitgehenden baulichen Massnahmen, die zu seiner Wiederunschädlichmachung aufgewendet werden müssen, wegfallen können, wenn es gelingt, das Erdreich in seiner ursprünglichen Bindung zu erhalten, denn nicht durch Einstürze, sondern durch schichtweise Verwitterung von aussen her, welche das Gefüge der jeweils äussersten Bodenteile löst, die dann, ihres gegenseitigen Zusammenhanges beraubt, herunterfallen, geht ja die Anfangsstandfähigkeit verloren.
Gegen diese Lösung des Gefüges soll das Verfahren gemäss der Erfindung schützen. Das wird folgendermassen erreicht :
I. Das Erdreich hinter der Stützmauerrückseite bleibt unberührt.
II. Die Verwitterung wird unmöglich gemacht, u. zw. sowohl während des Baues als auch für die nachfolgende unbegrenzt lange Zeit.
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Zu I. Der Aushub darf nur bis zur Rückseite der künftigen Futtermauer gemacht werden. Es darf daher die Mauerrückwand höchstens die Neigung der Anfangsstandfähigkeit des jeweils vorhandenen Bodens erhalten.
Zu II. Der Aushub, wenigstens sein letzter Teil, welcher die volle Steilheit bringt, erfolgt nur in Einzelabschnitten, und unmittelbar nach Fertigstellung wird die abgearbeitete Fläche übergossen oder bespritzt mit einer Flüssigkeit oder einem Brei, welcher während der Bauzeit den damit überzogenen Boden vor Verwitterung schützt. Das Bindemittel wird zweckmässig Zement in Wasser sein, reiner Zement oder mit ein wenig Sandzusatz ; es können aber auch andere Bindemittel geeigneter Art, wie Lehmwasser, Teer u. dgl., verwendet werden.
An die so vorbereitete Erdböschung wird dann die Mauer angelehnt. Die Mauer erfährt keinerlei Erddruck. Sie hat nur die Aufgabe, für die Zukunft den hinter ihr liegenden Boden vor Zerfall durch Verwitterung zu schützen, also Schutz zu sein gegen Austrocknung, Abwaschung und besonders Frost.
Sie ist keine Stützmauer sondern eine Verblendmauer.
Die für diesen Zweck erforderliche Stärke, d. i. in unseren Breiten rund 1'0 m, kann beibehalten werden bis dorthin, wo das Eigengewicht des überlagernden Mauerteiles so gross geworden ist, dass im Querschnitt die zulässige Beanspruchung des Mauerwerks überschritten werden würde. Dies wäre z. B. bei einer Mauer aus Beton mit einer Würfelbruchfestigkeit von rund 90 kgjcm2 und vierfacher Sicherheit erst bei Überschreitung einer Höhe von 100 m der Fall.
Das Verfahren kann überall Anwendung finden, wo es sich um trockenen Boden handelt, also wasserführende Schichten nicht angeschnitten werden oder deren Trockenlegung möglich ist.
Die Kosten für die Schutz, haut werden überwogen durch die Verbilligung infolge der Verringerung der Aushubmassen, da ja nur mehr die Mauerrückseite ausgehoben wird und die Hinterfüllungskosten ganz hinwegfallen, um so mehr, als ja die Aushubmassen noch dadurch verringert werden, dass die Mauer viel geringere Stärke als bisher erhält.
Noch viel grösser ist die Ersparung in den Maurerarbeiten wegen der Verringerung des Mauerinhalts und durch die Vereinfachung der Herstellung, da es sich nur um einen glatten, hinten anliegenden Mauerkörper gleichbleibender Stärke handelt.
Gleichzeitig ergibt sich eine erhebliche Verkürzung der Bauzeit.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Böschungssicherung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Baugrube in gewöhnlichem losem Kies, wie sie z. B. durch einen Löffelbagger im rohen hergestellt wurde, ferner zeigt sie punktiert, wie der vollständige Aushub werden soll. Fig. 2 zeigt den ersten abgearbeiteten Böschungsteil, dessen Grösse sich danach richtet, wie viel die vorhandenen Arbeitskräfte in einem Zeitabschnitt-meistens ein Tag-abräumen und mit der Schutzhaut überziehen können. Fig. 3 stellt einen schon weiter fortgeschrittenen Zustand dar, Fig. 4 endlich den vollen Aushub, wobei die ganze abgetragene Böschung durch eine Schutzhaut gesichert isc. Fig. 5 zeigt die Mauer, welche vor die Schutzhaut betoniert wird. Sie braucht nur einseitige Schalung.
Mit einer noch geringeren, nicht mehr restlosen Verwitterungsschutz gewährenden Mauerstärke kann das Verfahren Anwendung finden für flachere Neigungen, doch immer noch steiler als die Beharrungsstandfähigkeit, z. B. l : 5/4 oder 1 : 1, bis zu einer solchen Steilheit, dass, bezogen auf einen beliebigen Schnitt durch die Mauerschale, das Moment des durch Verwitterung entstehenden Erddrucks kleiner oder höchstens gleich dem durch das Rückwärtsliegen der Mauerschale entstehenden Momente bleibt.
Dieses Verfahren mit dünneren Schalen bei flacherer Neigung oder stärkeren normalen Verblendmauern kommt auch dann in Frage, wenn nach Herstellung der Böschungsbefestigung infolge von aussergewöhnlichen Umständen, nämlich Erschütterungen, zusätzlichen Belastungen oder erwarteten Durchnässungen des Mauerhintergrundes u. a. m., eine Berücksichtigung des Erddruck geboten erscheint.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Sicherung von Böschungen in ungebundenem, trockenem oder trockengelegtem Boden, dadurch gekennzeichnet, dass Mauern von höchstens der Anfangsstandfestigkeit des angeschnittenen Bodens entsprechender Steilheit nach Fertigstellung des Aushubes vorgesetzt werden.