DE29825236U1 - Geo-synthetic material for reinforcing soils subject to cracking - made with parallel reinforcing strands containing fibres with different tension modules and levels of breaking elongation - Google Patents

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Abstract

The material comprises at least one layer of parallel and alternating reinforcing strands from two groups: the first group is made with fibres having a high tension module and a breaking elongation of about 5%, while the second is made with fibres having a lower tension module and a breaking elongation of at least 12%. Preferably the fibres in the first group of strands are of polyvinyl acetate, while those in the second group are of polyester or polypropylene. The material can be made from a knitted fabric associated with a non-woven fabric.

Description

Die Erfindung betrifft ein geosynthetisches Material für die Verstärkung bei Erdbauwerken.The The invention relates to a geosynthetic material for reinforcement in Earthworks.

Geosynthetische Materialien und insbesondere Geotextilien werden immer häufiger als Verstärkung bei der Konstruktion von Erdbauwerken für Straßen oder Schienen verwendet.geosynthetic Materials and especially geotextiles are becoming more common than reinforcement used in the construction of earthworks for roads or rails.

Einige geotechnische Schwierigkeiten können relativ leicht identifiziert und in angemessener und endgültiger Weise behandelt werden. Andere geotechnische Schwierigkeiten sind wesentlich schwieriger zu überwinden und zwingen den Ingenieur manchmal dazu, ein Risiko einzugehen. Dies kommt insbesondere dann vor, wenn der Boden unterirdische Höhlen natürlichen Ursprungs (Karsterscheinungen) oder menschlichen Ursprungs (Laufgräben, Mergelgruben) enthält, die nicht in einem Verzeichnis enthalten und schwierig einzukreisen sind.Some geotechnical difficulties can relatively easily identified and in an appropriate and definitive manner be treated. Other geotechnical difficulties are essential more difficult to overcome and sometimes force the engineer to take a risk. This occurs especially when the soil is underground caves natural Origin (karst phenomena) or of human origin (trenches, marl pits) contains which are not in a directory and difficult to circling are.

Manchmal ist es jedoch unvermeidlich, Erdbauwerke auf einem Boden der letztgenannten Art auszuführen, was das Risiko beinhaltet, daß es im Bereich der Infrastruktur zu einem zufälligen Auftreten von Erdzusammenbrüchen und -senkungen kommen kann, wobei dieses Risiko mit dem für die Bauwerke benötigten Serviceniveau nicht kompatibel ist.Sometimes However, it is inevitable earthworks on a floor of the latter Kind of execute what the risk is that it in the field of infrastructure to a random occurrence of earth collapses and -reductions can come, taking this risk with that for the buildings required Service level is incompatible.

Die technische Lösung involviert die Verwendung einer verstärkten Geotextilie des Typs "Fallschirm", die als Präventivmaßnahme angewendet wird. Die Eigenschaften dieser Geotextilie hängen ab von ihrer Position (ob an der Oberfläche oder in der Tiefe), von der Größe der zu behandelnden Erdsenkungen und von der an der Oberfläche maximal erlaubten Ablenkung (sowohl permanent als auch dynamisch) als Funktion der für die zur Reparatur eines Bauwerks benötigten Zeit. Dabei ist es auch notwendig, die Lebensdauer zu berücksichtigen, die die Verstärkung in Abhängigkeit des Verkehrs auf dem über das Bauwerk geführten Weg besitzt, nachdem eine Erdsenkung aufgetreten ist.The technical solution involves the use of a reinforced geotextile of the "parachute" type, which is used as a preventative measure. The properties of this geotextile depend on its position (whether on the surface or in depth), the size of the treating earth subsidence and maximum from the surface allowed distraction (both permanent and dynamic) as a function the for the time needed to repair a building. And that's it necessary to consider the service life, which the reinforcement in dependence of traffic on the over the Building guided Owns way after a subsidence has occurred.

Verschiedene Parameter sind bei der Definition des Elastizitätsmoduls der zu wählenden Geotextilie involviert.Various Parameters are the ones to choose in the definition of the modulus of elasticity Geotextile involved.

Das Ziel der Erfindung ist es, ein geosynthetisches Material anzugeben, das einen normalen Betrieb während der Dauer der Verwendung des Bauwerks erlaubt und welches eine Sicherheitslösung des Fallschirmtyps bietet, falls es zu einem Zusammenbruch des Bodens kommen sollte.The The aim of the invention is to provide a geosynthetic material, that a normal operation during allowed the duration of use of the building and which is a security solution of Parachute type provides, in case of collapse of the ground should come.

Die Erfindung bezieht sich deshalb auf ein geosynthetisches Material, welches wenigstens eine Lage paralleler verstärkender Fäden umfaßt.The Invention therefore relates to a geosynthetic material, which comprises at least one layer of parallel reinforcing threads.

Dieses geosynthetische Material ist dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fäden in zwei Gruppen von Fäden vorliegen, nämlich einer ersten Gruppe, die Fäden mit einem großen Elastizitätsmodul und einem Dehnungsbruchlastwert nahe 5% umfaßt, und einer zweiten Gruppe, die Fäden mit einem Elastizitätsmodul unterhalb des Elastizitätsmoduls der Fäden der ersten Gruppe umfaßt und deren Dehnungsbruchlastwert wenigstens gleich 12% ist.This geosynthetic material is characterized in that the reinforcing Threads in two Groups of threads be present, namely a first group, the threads with a great modulus of elasticity and a strain breaking load value close to 5%, and a second group, The strings with a modulus of elasticity below the modulus of elasticity the threads the first group includes and whose elongation at break load value is at least equal to 12%.

Vorteilhaft bestehen die Fasern der Fäden der ersten Gruppe aus PVA (Polyvinylacetat), dessen Dehnungsbruchlastwert in der Größenordnung von 5% liegt. Es sei bemerkt, daß weitere Fasern verwendet werden können, wie z.B. Glasfasern oder Aramidfasern, deren maximaler Dehnungsbruchlastwert bei 2 oder 2,5 % liegt, was nicht groß genug für Erdsenkungszonen ist.Advantageous consist of the fibers of the threads of first group of PVA (polyvinyl acetate), whose strain fracture load value in the order of magnitude of 5%. It should be noted that other fibers are used can be such as. Glass fibers or aramid fibers whose maximum elongation at break load value at 2 or 2.5%, which is not big enough for subsidence zones.

Die Fasern der Fäden der zweiten Gruppe sind vorzugsweise aus Polyester oder Polypropylen hergestellt.The Fibers of the threads the second group are preferably made of polyester or polypropylene.

Falls es keine wesentliche Störung in dem Boden gibt, können alle Fäden der beiden Gruppen aktiv an der Absorption von Spannungen bis zu einem Deformationswert von 5% teilnehmen.If there is no significant disturbance in the ground, can all threads of the two groups active in the absorption of voltages up to participate in a deformation value of 5%.

Ab diesem Wert, der dem Beginn einer ernsthaften Störung entspricht, beginnen die Fäden der ersten Gruppe zu brechen und die Kräfte werden nach und nach ausschließlich von den Fäden der zweiten Gruppe aufgenommen, was zu einer größeren Deformation des geosynthetischen Materials nach Art eines Fallschirm führt. Da aber die Fäden der zweiten Gruppe einen Dehnungsbruchlastwert größer als 5% besitzen, können die Fäden das Bauwerk trotz des großen Grades der Bodenstörung tragen.From this value, which corresponds to the beginning of a serious disturbance, begins Threads of the first Group break and the forces are gradually becoming exclusive from the threads the second group, resulting in greater deformation of the geosynthetic Material in the manner of a parachute leads. But since the threads of the second group have a strain fracture load value greater than 5%, the Threads that Building despite the big one Degree of ground disturbance wear.

In der Praxis kann das geosynthetische Material gemäß der Erfindung vorteilhaft mit einem weiteren geosynthetischen Material kombiniert werden, wenn das Bauwerk ausgeführt wird, wobei das weitere geosynthetische Material mit Filamenten ausgestattet ist, die in der Lage sind, bei vorbestimmten Dehnungswerten zu brechen, z.B. bei 4 und bei 8%, wobei diese Filamente mit Alarmvorrichtungen verbunden sind und wobei das weitere geosynthetische Material auf dem Boden angeordnet und von dem erfindungsgemäßen geosynthetischen Material durch eine Erdschicht getrennt ist, die unter ihrem eigenen Gewicht ungefähr eine Deformation des zweiten geosynthetischen Materials von ungefähr 5% mitbringt, was dazu führt, daß eine der Alarmvorrichtungen aktiviert wird.In In practice, the geosynthetic material according to the invention may be advantageous be combined with another geosynthetic material, if the building executed being, being the other geosynthetic material with filaments equipped, which are capable of at predetermined elongation values to break, e.g. at 4 and at 8%, these filaments with alarms are connected and where the other geosynthetic material arranged on the ground and of the geosynthetic material according to the invention separated by a layer of earth that is under its own weight approximately which brings about a deformation of the second geosynthetic material of about 5% causes that one the alarm devices is activated.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in welchenFurther details and advantages of the invention will become apparent from the following, purely in by way of example and non-limiting description in conjunction with the drawings, in which

1 die charakteristische Kurve der Dehnung des geosynthetischen Materials gemäß der Erfindung als Funktion der seitlichen darauf pro Längeneinheit ausgeübten Kräfte zeigt, 1 the characteristic curve of the elongation of the geosynthetic material according to the invention as a function of the lateral forces exerted thereon per unit length,

2 ein Beispiel der Struktur des geosynthetischen Materials gemäß der Erfindung zeigt, 2 shows an example of the structure of the geosynthetic material according to the invention,

3 ein Querschnitt durch das geosynthetische Material gemäß der Linie III-III in 2 ist, 3 a cross section through the geosynthetic material according to the line III-III in 2 is

4 ein Beispiel der Anwendung des geosynthetischen Materials gemäß der Erfindung bei einem Erdbauwerk über einer Zone zeigt, die zusammenbrechen kann, 4 shows an example of the application of the geosynthetic material according to the invention to an earthwork over a zone that may collapse,

5 einen Querschnitt des Bauwerks gemäß 4 oberhalb einer zusammengebrochenen Zone zeigt. 5 a cross section of the structure according to 4 above a collapsed zone.

1 zeigt die charakteristische Kurve C der Dehnung des geosynthetischen Materials gemäß der Erfindung als Funktion der auf dieses geosynthetische Material in der longitudinalen oder transversalen Richtung der verstärkenden Fäden, mit denen dieses geosynthetische Material ausgerüstet ist, ausgeübten Kräfte. Die Kurve C wird als Angabe der Zugresistenz gegeben. Letztere kann vorteilhaft gemäß den Bedingungen vor Ort angepaßt werden. 1 Figure 14 shows the characteristic curve C of the elongation of the geosynthetic material according to the invention as a function of the forces exerted on this geosynthetic material in the longitudinal or transverse direction of the reinforcing threads with which this geosynthetic material is equipped. The curve C is given as an indication of the tensile resistance. The latter can be advantageously adapted according to the conditions on site.

Falls der Dehnungswert unter 5% liegt, ist die Steigung der Kurve C steil. Bis zu einer Dehnung von 5% werden die Kräfte sowohl von den verstärkenden Fäden absorbiert, die einen hohen Elastizitätsmodul und einen Dehnungsbruchlastwert von 5% besitzen und die vorzugsweise aus PVA (Polyvinylacetat) hergestellt sind, als auch von den anderen verstärkenden Fäden, die einen deutlich kleineren Elastizitätsmodul und einen Dehnungsbruchlastwert über 12% und vorzugsweise gleich 18% besitzen, wobei diese anderen Fäden z.B. aus Polyester oder Polypropylen hergestellt sind.If the strain value is less than 5%, the slope of the curve C is steep. Up to an elongation of 5%, the forces are absorbed both by the reinforcing threads, which has a high modulus of elasticity and have a strain breaking load value of 5% and preferably made of PVA (polyvinyl acetate), as well as of the others reinforcing threads which has a much lower modulus of elasticity and a strain fracture load value over 12% and preferably equal to 18%, these other threads being e.g. made of polyester or polypropylene.

Wenn die Dehnung 5% übersteigt, brechen die PVA-Fäden und die Last wird dann nur von den Polyesterfäden absorbiert.If the elongation exceeds 5%, break the PVA threads and the load is then absorbed only by the polyester threads.

Wenn die Dehnung 5,5% erreicht, sind alle PVA-Fäden gebrochen und die Kräfte werden ausschließlich von den Polyesterfäden aufgenommen.If the elongation reaches 5.5%, all PVA threads are broken and the forces become exclusively from the polyester threads added.

Der Abschnitt OA der Kurve C entspricht der normalen Benutzung des geosynthetischen Materials bei einem Bauwerk. Der Abschnitt AB entspricht einer Alarmsituation und der Abschnitt BD entspricht der Verwendung des geosynthetischen Materials in dem Fallschirmmodus, z.B. im Falle des Zusammenbrechens von Erde unterhalb einer mit dem geosynthetischen Material gemäß der Erfindung ausgestatteten Struktur.Of the Section OA of curve C corresponds to the normal use of the geosynthetic Materials in a building. Section AB corresponds to an alarm situation and section BD corresponds to the use of the geosynthetic Material in the parachute mode, e.g. in the case of collapsing of soil beneath one with the geosynthetic material according to the invention equipped structure.

Die 2 und 3 zeigen ein geosynthetisches Material 10 gemäß der Erfindung, das mittels einer Web-und-Strick-Technik in Kombination mit einem Vlies hergestellt ist, wobei das Material in einer transversalen Richtung eine Vielzahl von parallelen Fäden oder Seilen 11, 12 umfaßt, die eine erste Gruppe von Fäden 11, die aus PVA-Fasern hergestellt sind, und eine zweite Gruppe von Fäden 12, die aus Polyester- oder Polypropylenfasern hergestellt sind, umfaßt.The 2 and 3 show a geosynthetic material 10 according to the invention, made by means of a weaving and knitting technique in combination with a nonwoven, the material in a transverse direction comprising a plurality of parallel threads or ropes 11 . 12 includes a first group of threads 11 made of PVA fibers and a second group of filaments 12 comprised of polyester or polypropylene fibers.

Die Fäden 11 und 12 sind bei der Herstellung des geosynthetischen Materials 10 in perfekter geradliniger Weise integriert, so daß keinerlei Wellen oder Schereffekte wie bei anderen textilen Oberflächen hervorgerufen werden.The strings 11 and 12 are in the production of the geosynthetic material 10 integrated in a perfect linear manner, so that no waves or shear effects as other textile surfaces are caused.

In den 2 und 3 sind die PVA-Fäden 11 und die Polyester- oder Polypropylenfäden 12 miteinander abwechselnd angeordnet. Es ist klar, daß die Dichte der beiden Arten von Fasern differieren und angepaßt werden kann an den vorgesehenen Gebrauch des geosynthetischen Materials 10.In the 2 and 3 are the PVA threads 11 and the polyester or polypropylene threads 12 arranged alternately with each other. It is clear that the density of the two types of fibers can differ and be adapted to the intended use of the geosynthetic material 10 ,

Die 4 und 5 zeigen eine vorteilhafte Verwendung des geosynthetischen Materials 10 gemäß der Erfindung bei einem Ingenieurbauwerk 20, das auf einem Boden 21 angeordnet ist, welcher innere Hohlräume 22 aufweist, die von der Oberfläche 23 des Bodens 21 durch Bögen separiert sind.The 4 and 5 show an advantageous use of the geosynthetic material 10 according to the invention in an engineering structure 20 that on a ground 21 is arranged, which inner cavities 22 that is from the surface 23 of the soil 21 separated by arcs.

Oberhalb der Oberfläche 23 ist ein erstes geosynthetisches Material 25 angeordnet, welches Filamente umfaßt, die in der Lage sind, zu brechen, wenn der Dehnungswert des ersten geosynthetischen Materials 25 beispielsweise 4% beträgt, um ein Signal entsprechend einer ersten Alarmstufe zu erzeugen, und wobei dieses geosynthetische Material ferner auch Filamente umfaßt, die in der Lage sind, zu brechen, wenn der Dehnungswert dieses Materials z.B. 8% beträgt, um einen Alarm einer zweiten Alarmstufe zu erzeugen.Above the surface 23 is a first geosynthetic material 25 which comprises filaments capable of breaking when the elongation value of the first geosynthetic material 25 4%, for example, to produce a signal corresponding to a first alarm level, and which geosynthetic material further comprises filaments capable of breaking when the elongation value of this material is 8%, for example, a second alarm level alarm to create.

Zwischen dem geosynthetischen Material 10 gemäß der Erfindung und dem genannten ersten geosynthetischen Material 25 ist eine Erdschicht H angeordnet, die so berechnet ist, daß die erste geosynthetische Materialschicht 25 unter dem Gewicht dieser Erdschicht H eine Deformation größer 4% erfährt, so daß – falls die Erde unter dem ersten geosynthetischen Material 25 kollabiert – das Gewicht der Schicht H das Brechen der Filamente der ersten Materials, die einen niedrigen Bruchkoeffizienten besitzen, bewirkt, wodurch ein Alarm der ersten Alarmstufe ausgelöst wird.Between the geosynthetic material 10 according to the invention and said first geosynthetic material 25 a layer of earth H is arranged, which is calculated so that the first geosynthetic material layer 25 Under the weight of this earth layer H undergoes a deformation greater than 4%, so that - if the earth under the first geosynthetic material 25 collapses - the weight of the layer H causes the breaking of the filaments of the first material, which have a low fractional coefficient, causing a first alarm alarm to be triggered.

Unter dieser Bedingung trägt das geosynthetische Material 10 gemäß der Erfindung alleine das Gewicht der Struktur 20. Oberhalb einer bestimmten Deformation des geosynthetischen Materials 10 (5 bis 6%) wird dieses geosynthetische Material zusätzliche Kräfte auf das erste geosynthetische Material 25 übertragen, was dazu führt, das auch die Fasern mit der hohen Dehnungsbruchlast in dem ersten geosynthetischen Materials 25 brechen, was zur Auslösung eines Alarms der zweiten Stufe führt. Diese zweite Alarmstufe wird bei einer Deformation des geosynthetischen Materials 10 im Bereich von 6 oder 7% erreicht, also deutlich vor Erreichen der Dehnungsbruchlast der Polyesterfäden des geosynthetischen Materials 10.Under this condition, the geosynthetic material carries 10 according to the invention alone, the weight of the structure 20 , Above a certain deformation of the geosynthetic material 10 (5 to 6%), this geosynthetic material will add additional forces to the first geosynthetic material 25 which also causes the fibers with the high elongation at break load in the first geosynthetic material 25 break, resulting in the triggering of a second stage alarm. This second alert will be at a deformation of the geosynthetic material 10 in the range of 6 or 7%, ie well before reaching the elongation at break load of the polyester threads of the geosynthetic material 10 ,

Claims (4)

Geosynthetisches Material der Art, die wenigstens eine Lage paralleler verstärkender Fäden umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fäden zwei Gruppen von Fäden umfassen, nämlich eine erste Gruppe von Fäden, die einen großen Elastizitätsmodul und einen Dehnungsbruchlastwert nahe 5% besitzen, und eine zweite Gruppe von Fäden, deren Elastizitätsmodul unterhalb des Elastizitätsmoduls der Fäden der ersten Gruppe von liegt und die einen Dehnungsbruchlastwert wenigstens gleich 12% besitzen.A geosynthetic material of the type comprising at least one layer of parallel reinforcing filaments, characterized in that the reinforcing filaments comprise two groups of filaments, namely a first group of filaments having a high elastic modulus and a tensile elongation at break value close to 5%, and a second group of filaments whose modulus of elasticity is below the modulus of elasticity of the filaments of the first group of and which have a tensile breaking load value at least equal to 12%. Geosynthetisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Fäden der ersten Gruppe aus Polyvinylacetat bestehen.Geosynthetic material according to claim 1, characterized characterized in that Fibers of the threads of the first group of polyvinyl acetate. Geosynthetisches Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Fäden der zweiten Gruppe aus Polyester oder Polypropylen bestehen.Geosynthetic material according to claim 1 or 2, characterized in that the Fibers of the threads the second group consist of polyester or polypropylene. Geosynthetisches Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem gewebten Trikot in Kombination mit einem Vlies hergestellt ist.Geosynthetic material according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is made a woven jersey made in combination with a fleece is.
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