DE19605189A1 - Verfahren zur Sanierung von Stützmauern - Google Patents

Verfahren zur Sanierung von Stützmauern

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SABHA, AHMAD, DR.-ING., 01328 DRESDEN, DE VOGT, LU
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Technische Universitaet Dresden
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02Retaining or protecting walls
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D37/00Repair of damaged foundations or foundation structures

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung von bestehenden Stützmauern aus Mauerwerk oder Beton, insbesondere zur Berücksichtigung denkmalpflegerischer Gesichtspunkte.
Viele Stützmauern, die Geländesprünge sichern, zeigen im Laufe der Zeit Schäden, die auf eine Verminderung der Standsicherheit hinweisen. Ursachen für solche Schäden sind die Entfestigung des Mauergefüges infolge langandauernder Durchfeuchtung, Frost-Tau-Wechsel und Auswitterung der Fugen, aber auch durch die Erhöhung des belastenden Erddrucks aufgrund von Erschütterungen oder einer Veränderung der Eigenschaften des Hinterfüllmaterials. Ist eine Entlastung nicht möglich, dann muß durch eine Sanierung die Tragfähigkeit erhöht werden.
Ein anderer Grund für die Erhöhung der Standsicherheit einer Stützmauer ist die Änderung der Nutzung des Geländesprunges, z. B. durch die Erhöhung der Verkehrsbelastung einer Straße oder die Bebauung der Hinterfüllung.
Abriß und Wiederaufbau mit einem ausreichenden Querschnitt ist sehr teuer und findet bei denkmalgeschützten Stützmauern nur in Ausnahmefällen statt, wenn es keine andere Möglichkeit mehr gibt.
In "Geotechnik in der Denkmalpflege, Sonderheft aus der Publikationsreihe der BMFT-Verbundforschung zur Denkmalpflege", Verlag E & S, (1995), Seiten 97, 100-103 werden Maßnahmen zur Erhaltung und Sanierung bestehender Stützmauern beschrieben. Diese sind:
  • - Verminderung der Belastung durch Entlastung des Geländes hinter der Stützmauer
  • - Sanierung der Entwässerungseinrichtung
  • - Verfestigung des Mauerwerkes durch Wiederherstellung der Verbandsfestigkeit, z. B. durch Vernageln von Schubrissen
  • - Verstärkung der Mauer
  • - Ertüchtigung der Gründung Verbesserung des Tragverhaltens durch Erdnägel
  • - Rekonstruktion der Mauer.
In den Veröffentlichungen des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Fridericiana in Karlsruhe, Standsicherheit historischer Stützwände, (1991), Heft 121, Seiten 114-117 wird auf das bekannte Verfahren der Vernagelung bestehender Stützmauer in der Hinterfüllung eingegangen. Um den Sanierungserfolg zu gewährleisten, müssen die Nagelkräfte ausreichend sicher eingeleitet werden. Die Nägel sind aus denkmalpflegerischen Gesichtspunkten nur in oder hinter der Wand zu verankern. Für eine sichere Verankerung ist eine Vielzahl von Nägeln vorzusehen, mit den notwendigen Bohrungen durch das Mauerwerk und ggf. Hinterspülungen zur Verankerung der Nägel hinter der Mauer. Dabei werden die durch die Hinterspülung geschaffenen Freiräume mit Beton ausgefüllt und die Nägel im Beton verankert.
Nachteilig bei der Vernagelung ist der relativ hohe Aufwand wegen der Vielzahl notwendiger Bohrungen usw.
Zur Vernagelung von Stützmauer ist außerdem ein Verfahren aus der EP 0 290 941 B1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Sanierungs­ verfahren für bestehende Stützmauer aus Mauerwerk oder Beton anzugeben, das die Ansicht denkmalgeschützter Stützmauern wenig beeinträchtigt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens werden durch die Unteransprüche gegeben.
Es ist bestehende Auffassung der Fachkreise, daß Stützmauern aus Mauerwerk keine Eintragung großer punktueller Belastungen senkrecht zur Wandebene wie z. B. durch Verankerung zulassen.
Durch eine Vorspannung der Stützmauer mit an sich bekannten Mitteln von Stützmauerkopf zum Stützmauerfuß erfolgt eine Ertüchtigung der Stützmauer. Damit wird die Stützmauer in die Lage versetzt, die Kräfte der nachfolgenden Verankerung in der Hinterfüllung aufzunehmen.
Die Stützmauer nimmt durch die etwa vertikale Vorspannung Biegemomente auf. Außerdem ermöglicht die Vorspannung die Aufnahme konzentrierter Einzellasten senkrecht zur Wandebene, die durch eine Rückverankerung in die Stützmauer eingetragen werden.
Das System verhält sich passiv, d. h., daß die vorhandenen Kräfte in den Horizontalankern nur der wirklichen Belastung der Stützmauer entsprechen. Die Verschiebungen, die zur Mobilisierung der Ankerkräfte notwendig sind, sind vernachlässigbar klein.
Im Verfahren werden an sich bekannte Techniken aus dem Bauwesen, die Vorspannung von Kellerwänden wie z. B. nach "Masonry Structures, Behavior and Design", Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, Seiten 56-58, dem Grundbau und die Rückverankerung von Stützwänden verwendet.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß bestehende Stützmauern mit geringer Beeinträchtigung des Gesamteindrucks des historischen Bauwerkes mit geringem Aufwand erfolgreich saniert werden können.
Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine Darstellung mit zwei vertikalen Vorspannungen und zwei horizontalen Verankerungen in einer Stützmauer in Ansicht und Vertikalschnitt
Fig. 2 eine Darstellung mit Gründung auf Fels und schräg verlaufender gemeinsamer Vorspannung und Verankerung in Ansicht und Vertikalschnitt
Fig. 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Belastungsverhältnisse.
In der Fig. 1 ist eine Stützmauer 1 nach Durchführung des Verfahrens dargestellt. Die Stützmauer 1 ist mit zwei Spannankern 3 in vertikaler Richtung vom Mauerkopf zum Mauerfuß vorgespannt. In der Nähe der vertikal verlaufenden Vorspannmittel verlaufen die Verankerungen 4 in die Hinterfüllung 2.
Gemäß der Fig. 2 ist die Vorspannung und die Verankerung in einem Mittel 5 zusammengefaßt. Damit die Funktionen Vorspannung und Verankerung realisiert werden können verläuft das Spannmittel 5 schräg nach unten vom Stützmauerkopf in den Fels 6. Bei dieser Lösung ist die Gründung der Stützmauer 1 auf Fels 6 eine notwendige Voraussetzung für die Einleitung der aufzubringenden Kräfte.
An der Fig. 3 werden die an der Stützmauer auftretenden Kräfte dargestellt, die die Eingangswerte für die nachfolgende Berechnung darstellen.
Die folgenden Werte bilden die Grundlage für die Berechnung:
Mit diesen Ausgangswerten wurden die nachfolgenden Berechnungs­ schritte durchgeführt:
  • - Berechnung des Erddruckes
  • - Berechnung des Eigengewichts der Mauer
  • - Ermittlung der notwendigen Ankerkraft aus dem statischen System heraus
  • - Berechnung der maßgebenden Schnittkräfte
  • - Wahl der Anker und ihrer horizontalen Abstände nach den Erfordernissen der Statik: Horizontalanker:
    GEWI-Stahl ⌀ 20 mm, zul F = βs * As/1,75 = 90 kN
    Gesamtlänge: l = 8 m, Länge des Verpreßkörpers: lVP = 4 mVertikalanker:
    GEWI-Stahl ⌀ 20 mm, zul F = βs * As/1,75 = 90 kN
    Gesamtlänge: l = 7,5 m,
    Lasteintragungsfläche:
    An = 0,6 m²
  • - Führen der relevanten Nachweise:
  • - Standsicherheit der Gründung: Grundbruch: ηGB = 3,75 * <2
    * berechnet mit Kennwerten, für die im Ausgangszustand gilt: ηGB = 1 Gleiten: ηGl = 1,93 <1,5
    Außermittigkeit der Resultierenden Kraft in der Sohlfuge:
    e = 0,283 m = d/6
  • - Tragfähigkeit des Mauerquerschnittes:
    Momentenaufnahme:
    Außermittigkeit der Resultierenden Kraft an der Stelle des größten Feldmomentes:
    eF = 0,19 m <d/3 = 0,57 m
    Außermittigkeit der Resultierenden Kraft an der Stützstelle:
    eA = 0 <d/3 = 0,57 m
    Durchstanznachweis: ηDurchstanz = 1,5
    Quertragfähigkeit: ah = 2,3 m <ahtan α = 3,3 m
    Spannungsnachweise: in allen Schnitten gilt:
    vorδM < 300 kN/m² zul δM
  • - Nachweise für die Anker:
    Ankerkraft des Horizontalankers: Ah = 89 kN <zulF = 90 kN
    Ankerkraft des Vertikalankers: NS = 89 kN <zulF = 90 kN
    Länge des Verpreßkörpers: lVP = 4 m <erflVP = 2 m
    Sicherheit gegen Bruch in der tiefen Gleitfuge: ηtGF = 1,55 <1,5°h

Claims (4)

1. Verfahren zur Sanierung bestehender Stützmauern aus Mauerwerk oder Beton, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmauer (1) zunächst mittels an sich bekannter Techniken (3) vorgespannt wird und anschließend im oberen Bereich in der Hinterfüllung (2) rückverankert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Felsgründungen die Stützmauer (1) mittels schräg nach unten durch die Stützmauer (1) verlaufender Spannmittel (5) vorgespannt und verankert wird, wobei die Vorspannung gegen den Fels (6) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Sanierung von Stützmauern mit großen Höhen mehr als 1 Rückverankerung (4) im Vertikalschnitt vorgesehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stützmauer aus Mauerwerk das Mauerwerk vor der Vorspannung zusätzlich vergütet wird.
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DE19808020C2 (de) * 1998-02-26 2000-09-21 Kurt G Ross Verfahren zur Sanierung von Stützmauern
CN105464395A (zh) * 2015-10-27 2016-04-06 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 一种扰动桩端持力层的建筑物纠倾方法

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