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Die Erfindung betrifft eine Stützwand, insbesondere zur Abstützung von Hängen, Dämmen, Lärmschutzdämmen o.ä., mit über Zugelemente in einem Füllmaterial verankerten Frontelementen, die gegebenenfalls unter Ausbildung von mit dem Füllmaterial befüllbaren Zwischenräumen scha- renweise gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Front- element-Scharen Kompressions-Auflagerelemente angeordnet sind, deren Arbeitslinie einen elasti- schen Verformungsbereich umfasst.
Stützwandkonstruktionen dieser Art beruhen auf dem Boden-Anker-Verbundprinzip, wobei eine aus Frontelementen gebildete Vorderwand mit dem dahinter aufgeschütteten Füllmaterial zu einem Verbundkörper vereint werden, wodurch eine Sicherung gegen Erdrutsche ermöglicht wird. Die üb- licherweise versetzt zueinander angeordneten Frontelemente sind durch korrosionsbeständige Zugelemente mit an der Wandrückseite verlegten Umlenkelementen verbunden, wodurch die Frontelemente in ihrer Position gehalten werden. Die Zugelemente können auch auf Reibung im Füllmaterial verankert werden. In gleicher Weise können bei Dämmen beide Aussenwände aus Frontelementen bestehen.
Den eigentlichen Wandkörper bildet dabei lagenweise verdichtetes Füll- material, das durch die Frontelemente und die Zugelemente am Ausweichen gehindert und da- durch wie ein Verbundkörper zu einer gemeinsamen Tragwirkung herangezogen wird.
Bisher ungelöst war das Problem der Konzentration von Kräften von Frontelement zu Front- element an der Wandvorderseite einer solchen Stützwand, die sich durch Setzungsbewegungen des Füllmaterials ergeben.
Die GB 1 324 686 A offenbart eine Stützwand mit Frontelementen aus flachen Platten, welche mit nut-federartigen Verbindungen in horizontalen Reihen aufeinandergesetzt sind, wobei zwischen den Frontelementen elastische Bänder eingelegt sind, die eine Beweglichkeit der Stützwand er- möglichen. Mit den Frontelementen sind horizontale Erdanker verbunden. Nachteilig an einer Stützwand gemäss der GB 1 324 686 A ist, dass für das Anbringen der elastischen Bänder ein hoher Materialaufwand erforderlich ist und dass die elastischen Bänder nur eine geringe Verschiebung der Frontelemente ermöglichen. Weiters ist nachteilig, dass innerhalb der Stützwand gemäss der GB 1 324 686 A aufgrund des Setzens des Erdmaterials im Bereich der Erdanker hohe Eigenspan- nungen in der Stützwand hervorgerufen werden, welche die Belastbarkeit der Stützwand herabset- zen.
Aus der US 4 983 076 A geht eine Stützwand hervor, bei der die einzelnen Frontelemente ge- gen pyramidenförmige Stützklötze angepresst werden, wobei elastische Elemente zwischen Stütz- klötze und Frontelementen eingesetzt sind. Die Stützklötze sind über Erdanker gegen den Erd- druck gesichert. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Stützwand rahmenförmige Front- elemente, die an ihren Ecken unter Zwischenlage von elastischen Elementen aufeinander gelagert sind. Nachteilig an einer Stützwand gemäss der US 4 983 076 A ist, dass innerhalb der Stützwand aufgrund des Setzens des Erdmaterials im Bereich der Erdanker hohe Eigenspannungen in der Stützwand hervorgerufen werden, welche die Belastbarkeit der Stützwand herabsetzen.
Aus der US 5 040 928 A ist eine Stützwand bekannt, die der Stützwand der US 4 983 076 A entspricht. Daher ist bei einer Stützwand gemäss der US 5 040 928 A nachteilig, dass innerhalb der Stützwand aufgrund des Setzens des Erdmaterials im Bereich der Erdanker hohe Eigenspannun- gen in der Stützwand hervorgerufen werden, welche die Belastbarkeit der Stützwand herabsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stützwand der eingangs genannten Art anzugeben, bei der jedes einzelne Frontelement gegenüber relativ langsam vor sich gehenden Lageverände- rungen des Füllmaterials während oder nach der Errichtung der Stützwand unempfindlich ist, wobei die sich durch die Lageveränderungen des Füllmaterials und der dadurch bedingten Verschiebun- gen der Frontelemente gegeneinander ausbildenden Eigenspannungen abgebaut werden, sodass keine Schwächung der Stützwand durch diese Eigenspannungen auftritt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass jedes einzelne Frontelement einer Frontele- ment-Schar jeweils auf Kompressions-Auflagerelementen aufliegt, die ihrerseits auf den Frontele- menten der darunterliegenden Frontelement-Schar bzw. auf der Gründung aufliegen, und die Ar- beitslinie der Auflagerelemente anschliessend an den elastischen Verformungsbereich einen plasti- schen Verformungsbereich aufweist, wobei die Auflagerelemente bei Auftreten eines vorbestimm- baren Drucks in vertikaler Richtung ihre Höhe, vorzugsweise entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials beim Wandaufbau, verringern.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die gesamte erfindungsgemässe Stützwand gegenüber
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Verformungen unempfindlich bleibt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Stützwand ist es, dass sie keine starre Konstruktion darstellt, sondern nach unten hin plastisch verformbar ist, wobei aufgrund der besonderen Druck- abhängigkeit der Kompressions-Auflagerelemente sich die Höhe der Stützwand in Abhängigkeit von der Verdichtung des hinter dieser befindlichen Erdreiches verändert, wodurch Setzungsbewe- gungen ausgeglichen werden können.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Eigenspannungen abgebaut werden, sodass diese die erfindungs- gemässe Stützwand nicht schwächen.
Im Unterschied zu bekannten Stützwänden, die nur aus unverformbaren Frontelementen gebil- det sind, ist die erfindungsgemässe Stützwand eine vertikal bzw. in der Wandebene nach unten hin plastisch verformbare Konstruktion, da die Schlichtung der Frontelemente entsprechend der Ver- dichtung des Füllmaterials beim Wandaufbau in den Kompressions-Auflagerelementen ihre Höhe verringert. Die erfindungsgemässe Stützwand ist somit kein starres sondern ein mit Absicht ver- formbar gestaltetes Bauwerk.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Frontelemente jeweils auf zwei an den Enden angeordneten Kompressions-Auflagerelementen aufliegen.
Dadurch wird für jedes Frontelement eine statisch bestimmte Auflagerart und somit eine zwän- gungsfreie Lagerung geschaffen, wodurch die gesamte erfindungsgemässe Stützmauer gegenüber Verformungen unempfindlich bleibt.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auflagerelemente aus Kunststoffplatten mit einer - in Gebrauchslage gesehen - vertikalen Wabenstruktur gebildet sind.
Die Kompressions-Auflagerelemente sollen so gestaltet sein, dass bis zu einer bestimmten Last, etwa das Eigengewicht der Frontelemente, nur geringe Verformungen auftreten, bei höherer Last jedoch ein fast völliges Versagen auftritt. Genau dieses Verhalten lässt sich mit den Kunst- stoffplatten mit einer vertikalen Wabenstruktur erreichen.
Bei Horizontalverschiebungen der Frontelemente zueinander, aus welchem Grund sie auch immer auftreten, treten bei herkömmlichen Stützwänden sehr rasch Abplatzungen an den Front- elementen auf. Die Wabenstruktur gibt jedoch bei vertikaler Belastung mit gleichzeitiger Horizon- talverschiebung bei wesentlich kleineren Lasten nach und baut dabei die auftretenden Spannun- gen ab.
Die Erfindung betrifft weiters eine Stützwand, insbesondere zur Abstützung von Hängen, Dämmen, Lärmschutzdämmen o.ä., mit über Zugelemente in einem Füllmaterial verankerten Front- elementen, die gegebenenfalls unter Ausbildung von mit dem Füllmaterial befüllbaren Zwischen- räumen scharenweise gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei zwischen aufeinanderfol- genden Frontelement-Scharen vorzugsweise plastisch verformbare Kompressions-Auflagerele- mente angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stützwand der vorgenannten Art anzugeben, die gegenüber relativ langsam vor sich gehenden Lageveränderungen des Füllmaterials während oder nach der Errichtung der Stützwand unempfindlich ist, wobei die sich durch die Lageveränderung des Füllma- terials ausbildenden Eigenspannungen abgebaut und/oder ausgeglichen werden, sodass keine Schwächung der Stützwand durch diese Eigenspannungen auftritt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass nur ein Teil der Frontelemente mit den im Füllmaterial verankerten Zugelementen verbunden ist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Eigenspannungen über die Stützwand verteilt werden, wodurch eine Vergleichmässigung der die Stützwand sichernden Kräfte erreicht wird.
Weiters wird dadurch die Belastbarkeit der erfindungsgemässen Stützwand erhöht.
Die Frontelemente können gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie an sich bekannt, aus Betonfertigteilen gebildet sein, sodass die Errichtung einer erfindungsgemässen Stützwand in kurzer Bauzeit und mit technisch einfachen Mitteln durchführbar ist.
Zwischen den Frontelementen jeder Schar befinden sich bei einem versetzten Aufbau der er- findungsgemässen Stützwand Kammern, in denen das Füllmaterial sichtbar zutage tritt. Das Füll- material kann in diesen Kammern von einer Schicht vegetationsfähigem Bodenmaterial bedeckt sein, welches eine Bepflanzung ermöglicht.
Die Frontelemente bilden die dauerhaft sichtbare Wandansichtsfläche und damit die eigentli-
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chen Gestaltungselemente.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Teil der im Füllmaterial veran- kerten Zugelemente frontelementseitig im Füllmaterial der zwischen den Frontelementen ausgebil- deten Zwischenräume endet.
Innerhalb des Wandkörpers sind somit auch solche Zugelemente vorgesehen, die nicht mit den Frontelementen verbunden sind und dennoch zur Sicherung der erfindungsgemässen Stützwand beitragen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass sich die Zugelemente in das Füllmaterial in an sich be- kannter Weise waagrecht oder geneigt erstrecken, wodurch diese in der Lage sind, die Frontele- mente jeder Schar gegen den anteiligen Erddruck in ihrer Lage zu halten.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zugelemente, wie an sich bekannt, nur innerhalb des Füllmaterials zu liegen kommen und daher nicht mit den Frontelementen verbunden und nicht dem Tageslicht ausgesetzt sind.
Weiters betrifft die Erfindung eine Dammkonstruktion aus erfindungsgemässen Stützwänden, wobei zwei Stützwände mit voneinander abgewandten Vorderseiten gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Stützwände voneinander beabstandet sind und der Zwischenraum mit einem Dammkörper angefüllt ist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Dammkonstruktion dafür geeignet ist, dem Druck des zwischen den Stützwänden befindlichen Schüttmaterials standzuhalten.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele einge- hend erläutert. Es zeigt dabei
Fig. 1 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfin- dungsgemässen Stützwand;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfin- dungsgemässen Dammkonstruktion;
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Stützwand; Fig.4 einen Schnitt durch die Wandkonstruktion gemäss Fig. 3 und Fig.5 ein Kraftsetzungsdiagramm für eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Stütz- wand.
Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Stützwand, die einen Hang 10 gegen Abrut- schen sichert. Die gezeigte Stützwand ist auch für Dämme, Wälle und Lärmschutzdämme oder ähnliche rutschgefährdete Bauwerke geeignet. An der Vorderseite der Stützwand sind Frontele- mente 1 vorgesehen, die mit einem verdichteten Füllmaterial 11hinterfüllt sind, in welchem mit den Frontelementen 1 fest verbundene Zugelemente 2 verankert sind. Die vorzugsweise korrosionsbe- ständigen Zugelemente 2 weisen an ihren freien Enden nicht dargestellte Umlenkelemente auf, die die auf die Frontelemente wirkenden Verschiebungskräfte an das Füllmaterial 11weiterleiten. Es können die Zugelemente 2 aber auch nur durch Reibung im Füllmaterial verankert sein.
Den Wandkörper bildet neben den Frontelementen 1, die beispielsweise aus winkelförmigen Stahlbe- tonfertigteilen mit Seitenwänden gebildet sein können, lagenweise verdichtetes Füllmaterial 11. Der solcherart gebildete Wandkörper wird durch die Frontelemente 1 und die Zugelemente 2 am Aus- weichen gehindert und dadurch wie ein Verbundkörper zu einer gemeinsamen Tragwirkung heran- gezogen.
Üblicherweise sind die Zugelemente 2 unter Ausbildung von mit Füllmaterial befüllbaren Zwi- schenräumen bzw. Kammern scharenweise gegeneinander versetzt angeordnet (Fig. 3). Es können die Frontelemente 1 aber auch in jeweils aneinanderstossender Lage verlegt sein. Das Füllmaterial kann aus dem Material bestehen, das im Hang natürlich vorkommt, z. B. Erde, oder es kann sich dabei um eine künstliche Aufschüttung, z. B. Schotter o.ä. handeln.
Erfindungsgemäss ist nun gemäss Darstellung in Fig. 3 vorgesehen, dass zwischen aufeinander- folgenden Scharen aus Frontelementen 1 vorzugsweise plastisch verformbare Kompressions-Auf- lagerelemente 4 angeordnet sind, welche Auflagerelemente 4 bei Auftreten eines vorbestimmbaren Drucks in vertikaler Richtung ihre Höhe, vorzugsweise entsprechend der Verdichtung des Füllma- tenate 11beim Wandaufbau, verringern.
Damit kann eine sonst auftretende Konzentration von Kräften an der Wandvorderseite, die sich bei herkömmlichen Stützwänden von Frontelement 1 zu Frontelement 1 ergibt, verhindert werden.
Bei Erreichen eines bestimmten, zu errechnenden Drucks auf die Auflagerelemente 4 verringern
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diese aufgrund ihrer plastischen Verformbarkeit ihre Höhe, wodurch sich der darüberliegende Wandbereich setzt, und zwar bei richtiger Berechnung entsprechend der Verdichtung des Füllma- terials beim Wandaufbau, sodass keine Veränderungen des statischen Systems der Wand infolge Verformungen auftreten.
Als besonders geeignet haben sich Auflagerelemente herausgestellt, die aus Kunststoffplatten mit einer - in Gebrauchslage gesehen - vertikalen Wabenstruktur gebildet sind. Bei Auftreten einer vorbestimmbaren Last werden diese Wabenkonstruktionen zusammengepresst und geben damit entsprechend der auftretenden Last nach.
In Fig. 5 ist ein Beispiel eines Kraft-Setzungs-Diagramms für eine erfindungsgemässe Stützwand angegeben, wobei als Ordinate die Verformung s und als Abszisse der vertikale, in der Stützwand auftretende Druck a aufgetragen sind. Für eine solche Arbeitslinie sind jeweils besondere Annah- men zu treffen, die für unterschiedliche Füllmaterialien bzw. Böden weit divergieren können. Es soll jedoch erreicht werden, dass bei der Verlegung der Frontelemente und dem Einbringen des Füllma- terials sowie dessen Verdichtung keine oder nur geringe Verformungen der Auflagerelemente 4 auftreten (elastischer Verformungsbereich B3 in Fig.5).
Nach dem elastischen Verformungsbereich B3 sollen die vorzugsweise wabenartigen Aufla- gerelemente 4 bei einem vorbestimmbaren, auftretenden Druck B ohne wesentliche Kraftzunahme plastisch versagen (plastischer Verformungsbereich B4), z. B. durch Bruch der Wabenstruktur, der am Knickpunkt der Arbeitslinie erfolgt. Dieser Anteil der Verformung entspricht etwa der zu kom- pensierenden Setzung des vorverdichteten Verbundkörpers der erfindungsgemässen Stützwand unter Einwirkung der Gesamtresultierenden aus dem Eigengewicht des Füllmaterials und dem Vertikalanteil des aktiven Erddruckes auf die erfindungsgemässe Stützwand und hängt sehr stark von den Bodeneigenschaften des Füllmaterials und der Qualität der Verdichtung ab. Nach dem völligen Versagen verbleibt als ein weiterer Anteil an der Höhe eine Resthöhe der Auflagerelemen- te.
Insgesamt addieren sich diese Einzelmasse somit zur erforderlichen Gesamthöhe der Auflager- elemente d, die sich wie folgt zusammensetzt. d = de + dp + dr
Nachfolgend findet sich ein Beispiel einer Dimensionierung von Auflagerelementen, die aber nicht als Einschränkung der Erfindung hinsichtlich der zu verwendenden Materialien oder Stärken zu verstehen ist. de (elastisch):
Unter der Annahme einer elastischen Verformung von 10% ergibt sich bei einem 10mm dicken Auflagerelement de= 1,0 mm. dp (plastisch) :
Für den plastischen Anteil wird als Steifezahl des Füllmaterials s = 6 MN/m2 (6000 kN/m2) an- genommen. Bei einer h = 6,0 m hohen Wand mit einem Raumgewicht des Füllmaterials von G = 18 kN/m3 beträgt die Füllmaterialpressung a = G. h =108 kN/m2. Unter diesem Druck verformt sich das Füllmaterial um ¼ = a/s = 0,018 der Wandhöhe.
Bei einer Scharhöhe der Frontelemente von hs = 0,333 m beträgt daher der plastische Anteil an der Höhe der Auflagerelemente dp = hs ¼ = 0,006 m. dr (Resthöhe):
Als Resthöhe wird beispielsweise 3 mm angenommen.
Die Gesamthöhe bzw.-stärke der Auflagerelemente beträgt somit 10 mm, sodass also 30 mm an Höhe der Auflagerelemente je Meter Wandhöhe, das sind ca. 3% verformbare Elemente zwi- schen den Fertigteilen, vorzusehen sind.
In der Ausführungsform gemäss Fig.3, 4 liegt jedes einzelne Frontelement 1 einer Frontele- ment-Schar jeweils auf zwei an den Enden angeordneten Kompressions-Auflagerelementen 4 als
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Einfeldträger auf, die ihrerseits auf den Frontelementen 1 der darunterliegenden Frontelement- Schar bzw. auf der Gründung aufliegen.
Die dadurch entstehende Verformbarkeit der Wand erlaubt es, die bei der Errichtung sonst auf- tretenden Spannungen im Bauwerk auszugleichen, wodurch sich selbsttätig ein ausgeglichener Zustand innerhalb der Stützmauer einstellt. Die Frontelemente 1 der Stützwand kommen dadurch nicht direkt miteinander in Berührung und stehen demzufolge auch nicht direkt in Kraftübertra- gungskontakt, wobei die zwischen den Frontelementen 1 angeordneten Auflagerelemente 4 nur Druckkräfte, also die Vertikalkomponente des Erddrucks aufzunehmen haben.
Wie aus Fig.3, 4 ersichtlich, besteht eine weitere Verbesserung bei der erfindungsgemässen Stützwand darin, dass nur ein Teil der Frontelemente 1 mit den im Füllmaterial verankerten Zug- elementen 6,5 verbunden ist.
Die Zugelemente 5 sind dabei fest mit den Frontelementen 1 verbunden, während die restli- chen Zugelemente 6 nicht mit den Frontelementen 1 verbunden sind, sondern in den mit Füllmate- rial 11gefüllten Zwischenräumen zwischen den versetzt verlegten Frontelementen 1 enden, sodass diese Zugelemente 6 nur innerhalb des Füllmaterials 11zu liegen kommen.
Die dadurch erzielte Vergleichmässigung der von den Zugelementen 2 ausgehenden Stützwir- kung ergibt insgesamt eine messbare Erhöhung der Beständigkeit der erfindungsgemässen Stütz- wand gegen Verrutschen.
Die Zugelemente 5,6 können sich dabei in das Füllmaterial 11waagrecht oder geneigt erstre- cken, werden also beim Füllungs- und Verdichtungsvorgang des Füllmaterials von unten nach oben eingebaut. Weiters kann das Füllmaterial 11 in den Zwischenräumen von einer Schicht /egetationsfähigem Bodenmaterial bedeckt sein, welches eine Bepflanzung ermöglicht. Fig. 2 zeigt eine besondere Anwendung der erfindungsgemässen Stützwand, wobei eine Dammkonstruktion aus zwei gegenüberliegenden Stützwänden gebildet ist, welche das Schüttmaterial 11bzw. den Dammkörper 10 gegen ein Abrutschen sichert.