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Elemente zur Bewehrung von armierten Erdbauwerken
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Für Erdbauwerke mit luftseitig nahezu senkrechtem Abschluß werden
bisher Pfähle, Spundwände oder Stützmauern verwendet.
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Es ist aber auch möglich und in vielen Fällen sogar wirtschaftlicher,
die erdseitige Verankerung des mit dem Erddruck beaufschlagten äußeren Abschlusses
über Bewehrungselemente zu erreichen, die wie die Erdverfüllung lagenweise angeordnet
und mit Außenhaut verankert werden und die aus dem Erddruck resultierende Kräfte
kontinuierlich über Reibungsverbund in den drainagefStigen Füllboden ableiten. Darüber
hinaus sollen die Armierungselemente den Erdkörper zu einem selbsttragenden Gebilde
stabilisieren.
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Über diese Konstruktionsart, für die sich der Begriff wBewehrte Erde"
eingebürgert hat, wird beispielsweise in "Straße und Autobahn" 5 (1976) 3/wo, "Tiefbau"
8 + 9 (1976) oder "Die Bautechnik" 53 (1976) 7, 217/226 berichtet.
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Bei der Umsetzung des Prinzips der "Bewehrten Erde" in die Praxis
treten Schwierigkeiten auf. Aus Korrosionsgründen soll die Oberfläche der Profile
möglichst klein bei großer Querschnittsfläche sein, und aus Gründen eines großen
Reibungskoeffizienten soll die Oberfläche möglichst groß sein.
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Bei den üblichen Stahlprofilen versucht man diese konträren Forderungen
dadurch zu erfüllen, daß man die Profile mit zusätzlich eingewalzten Oberflächenprägungen
herstellt, die senkrecht zur Zugbeanspruchung liegen. Dem Korrosionsschutz trägt
man durch eine Überdimensionierung des Querschnitts und nachträglicher Feuerverzinkung
Rechnung. Neben den Bewehrungsbändern sind natürlich besonders die Anschlüsse an
der Außenhaut korrosionsgefährdet. Der Korrosionssicherheit kommt deswegen so große
Bedeutung zu, weil die Erdbauwerke in der Regel mehrere Jahrzehnte überdauern sollen
und die Konstruktionsart ein Auswechseln der Bänder ausschließt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile
am System "Bewehrte Erde" zu vermeiden, insbesondere das Korrosionsverhalten und
die Reibungsverhältnisse an den Armierungselementen zu verbessern. Eine weitere
Aufgabe ist es, eine einfache Verbindung der Elemente mit der Außenhaut des Erdbauwerks
zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Armierungselemente aus
hochfestem, korrosionsgeschützen oder korrosionsbeständigen Werkstoffen aus einem
oder mehreren Profilen bestehen, an denen ein oder mehrere Querstücke in stabförmiger
oder flächiger Ausbildung angeordnet sind oder deren Oberflächen spiral- oder nockenförmig
ausgebildet sind. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Elemente zur Bewehrung von
armierten
Erdbauwerken sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Armierungselemente aus korrosionsgeschützen
bzw. korrosionsbeständigen hochzugfesten Materialien herzustellen und die Oberfläche
der Elemente durch entsprechende Maßnahmen so zu vergrößern, daß die erforderlichen,
den erdstatischen Gegebenheiten entsprechenden, hohen Reibungswiderstände erreicht
werden. Die Vergrößerung der Oberfläche kann mit Hilfe von durchgehenden oder unterbrochenen
flächigen Gebilden oder Stegen erfolgen, die mit den Armierungselementen kraftschlüssig
verbunden sind. Es ist die Aufgabe der Armierungselemente einerseits, die durch
den Erddruck erzeugten und auf die Außenhaut wirkenden Kräfte aufzunehmen und andererseits
das Erdbauwerk selbst zu stabilisieren. Die Abtragung der recht großen Zugkräfte
in den Erdkörper erfolgt zum größten Teil über Reibung der kraftschlüssig mit den
Armierungselementen verbundenen flächigen Gebilde.
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Als korrosionsgeschützte bzw. korrosionsbeständige Werkstoffe hoher
Zugkraft eignen sich besonders Profile aus glasfaserverstärkten Kunststoffen mit
unidirektionaler Orientierung der Glasfasern. Die Glasgehalte sollten über 40 Vol.-%
liegen. Die Glasfasern sollen bevorzugt vom E-Glastyp sein, als Reaktionsharze sind
besonders ungesättige Polyester-, Epcxid- oder Polyurethar geeignet. Die Querschnittsfom
der Profile ist unkritisch. Es können Massiv- und *i1profile ven«me det werden.
Selbstverständlich wird man die Querschnittsform auf die Art des Flächengebildes
und die Art der Verbindungstechnik abstimmen. Besonders bevorzugt sind runde Vollprofile.
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Zur Vergrößerung des Reibungswiderstandes der Bewehrungen sind die
folgenden flächigen Querstücke besonders geeignet: Folien aus thermoplastischen
Kunststoffen, die verstreckt und/oder verstärkt sowie perforiert sein können; Gewebe
oder Geflechte aus Glasfasern, synthetischen Fasern oder Gemischen aus Glasfasern
und synthetischen Fasern, aus Folienbändchen aus verstreckten Thermoplastfolien,
wobei die Gewebe oder Geflechte zur Stabilisierung der Gewebe- bzw.
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Geflechtstruktur und/oder zum Schutz gegen mechanische Beschädigung
mit Reaktionsharzen imprägniert sind; Matten, Gelege oder Vliese aus Glasfasern,
synthetischen Fasern oder Gemischen aus Glas- und synthetischen Fasern, vorzugsweise
mit flüssigen Reaktionsharzen imprägniert.
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Zur Vergrößerung des Reibungswiderstandes der Bewehrungen sind die
folgenden stabförmigen Querstücke besonders geeignet: Profile aus faserverstärkten
Kunststoffen oder aus korrosionsgeschützten bzw. korrosionsbeständigen, vorzugsweise
thermoplastischen Werkstoffen, imprägnierte Glasfaserstränge, die schraubenförmig
oder kreuzweise um die Bewehrungsprofile gewickelt sind.
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Die Verbindung der Profile mit den Flächengebilden bzw. Stegen erfolgt
vorzugsweise durch Verklebung. In den meisten Fällen ist eine Werkstattvorfertigung
möglich und sinnvoll.
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Die Vergrößerung des Reibungswiderstandes der Bewehrungen kann auch
dadurch erfolgen, daß die Oberflächen der Profile spiral-oder nockenförmig ausgebildet
sind.
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Die Bewehrungselemente können zum Anschluß an die Außenhaut schlaufenförmig
ausgebildet sien oder angeformte Konen bzw.
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Keile haben, die in vorgesehene Aussparungen in einem Betonaußenhautelement
ohne Zwischenglieder direkt eingelegt und dadurch sehr einfach und korrosionssicher
verankert werden können.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und im
folgenden näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Armierungselement mit Glasfasergewebe;
Figur 2 ein Armierungselement bei dem die Folien über Glasfasermatten befestigt
sind; Figur 3 ein Armierungselement mit geschlitzten Folienstreifen; Figur 4 ein
Armierungselement mit 2 verklebten Glasmatten; Figur 5 ein Armierungselement mit
Stegen; Figur 6 ein Armierungselement mit einem Keil; Figur 7 ein Armierungselement
mit Schlaufe zur Krafteinleitung; Figur 8 ein Armierungselement mit "auges zur Krafteinleitung;
Figur 9 ein Armierungselement mit einem Formstück zur Krafteinleitung; Figur 10
ein schraubenlinienförmig umwickeltes Armierungselementt Figur 11 ein Armierungselement
mit spiralförmig augebildeter Oberfläche; Figur 12 ein Armierungselement mit nockenförmig
ausgebildeter Oberfläche.
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In dem Armierungselement in Figur 1 sind zwei runde GFK-Profile 1
mit Glasfasergewebe 2 kraftschlüssig verklebt.
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In den GFK-Profilen 1 sind die Glasfasern in Stabrichtung orientiert;
der Glasgehalt liegt bei 65 Vol.-%. Das Roving-Gewebe 2 hat ein Flächengewicht von
400 g/m2 und ist in Köperbindung gewebt. Das Gewebe ist mit einem Polyesterharz
imprägniert. Es umschließt die beiden Profile und ist an
der Unterseite
verklebt.
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In Figur 2 ist das flächige Querstück 3 zwischen den beiden hier ellipsenfärmicf
ausgebildeten Profilen 4 eine gelochte 2 mm dicke PVC-Folie. Befestigt wird die
Folie 3 an den Profilen 4 über Glasmattenbänder 5, die um die Profile 4 geschlungen
sind und mit Epoxidharz sowohl mit der Folie als auch mit dem Profil verklebt sind.
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In Figur 3 ist eine andere Ausführungsform dargestellt.
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Die flächigen Querstücke 6 sind hier stegartig angeordnete geschlitzte
Polypropylenfolienstreifen,die ähnlich wie in Figur 2 durch mit Isocyanatharz imprägnierten
Glasgewebebändern 7 an den Profilen 8 befestigt sind.
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Das Element in Figur 4 besteht aus 5 GFK-Profilen 9, die einen Durchmesser
von 3 mm haben. Die von oben und unten auf die Profilstäbe 9 aufgebrachten Glasmatten
10 mit einem Flächengewicht von 375 g/m2 sind zwischen den Profilen untereinander
verklebtll.
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Die Verbindung der Profile durch stabförmige Querstücke ist in Figur
5 dargestellt. Zwischen den GFK-Profilen 11 sind leiterartig Stege 12 aus dem gleichen
Werkstoff wie bei den Profilen mit Hilfe von epoxidharzimprägnierten Glasgewebebändern
13 geklebt. Nach dem Aushärten ist ähnlich wie bei Figur 2 und 3 dargestellt eine
schubfeste Verbindung gegeben. Die Querschnittsform der Stege ist nicht kritisch.
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Möglichkeiten zur Befestigung der Außenhaut an den Profilen sind in
den Figuren 6 bis 9 dargestellt. Am Ende des Elementes 14 ist in Figur 6 ein keilförmiger
Ankerkörper 15 angeformt. Der Ankerkörper 15 besteht aus einer UP-Harzpreßmasse;
er
wird in eine entsprechende Aussparung der Außenhaut eingelegt.
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In Figur 7 ist das GFK-Profil 16 schlaufenartig geformt, wobei die
parallel laufenden Stränge mit einer durchgehenden Glasfasermatte 17 kraftschlüssig
verbunden sind. Die Verankerung dieses Elementes mit der Außenhaut erfolgt in sehr
einfacher Weise durch Einlegen der Schlaufe in einen entsprechend vorgeformten Umlenksattel
an der Außenhaut.
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Bei dem in Figur 8 dargestellten Armierungselement sind 4 GFK-Profile
17 mit einem Durchmesser von 6 mm in "Augen"-Form so gelegt, daß die Profile 17
außerhalb des Auges 18 so aufgefächert werden, bis sie parallel mit gleichen Abständen
verlaufen, wo dann wieder eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Profilen
17 und einem Glasgewebe 18 oder auch imprägnierten Folienbändchen erfolgt.
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6 parallel geführte GFK-Profile 20 von 3 mm Durchmesser,die wieder
durch flächige Querstücke 21 untereinander verbunden sind, werden in Figur 9 von
einem Formstück 22 aus GFK-Preßmasse kraftschlüssig gefaßt. Die Verbindung mit der
Außenhaut erfolgt über den Bolzen an dem Betonelement, der durch das "Auge" 23 gesteckt
wird.
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Eine andere Ausbildung der Querstücke ist in Figur 10 dargestellt;
die zwei GFK-Profile 24 des Armierungselementes sind schraubenlinienförmig um polyesterharzimprägnierte
Glasfaserstränge 25 gewickelt.
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In Figur 11 ist ein Armierungselement dargestellt, dessen Oberfläche
durch Umwickeln spiralförmig ausgebildet ist.
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Das Armierungselement und die Umwicklung bestehen aus glasfaserverstärktem
Polyesterharz. Die Rippenhöhe beträgt ein Drittel des Durchmessers. Die Steigung
der Wicklung beträgt 450 Figur 12 zeigt ein Armierungselement, dessen Oberfläche
durch Aufbringen von Sandkörnern nockenförmig ausgebildet ist. Die Durchmesser der
Sandkörner und der Profile verhalten sich etwa wie 1:4. Das Profil besteht aus glasfaserverstärktem
Polyesterharz und hat einen Durchmesser von 3 mm.
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