EP0002216B1 - Bewehrung von armierten Erdbauwerken - Google Patents

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EP0002216B1
EP0002216B1 EP78101398A EP78101398A EP0002216B1 EP 0002216 B1 EP0002216 B1 EP 0002216B1 EP 78101398 A EP78101398 A EP 78101398A EP 78101398 A EP78101398 A EP 78101398A EP 0002216 B1 EP0002216 B1 EP 0002216B1
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EP
European Patent Office
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reinforcement
tapes
outer skin
fabric
weaves
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EP78101398A
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English (en)
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Rolf-Joachim Dr. Förster
Lothar Dr. Preis
Rudolf Dipl.-Ing. Schmidt
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STRABAG BAU - AG
Bayer AG
Original Assignee
STRABAG BAU - AG
Bayer AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02—Retaining or protecting walls
    • E02D29/0225—Retaining or protecting walls comprising retention means in the backfill
    • E02D29/0241—Retaining or protecting walls comprising retention means in the backfill the retention means being reinforced earth elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02—Retaining or protecting walls
    • E02D29/0225—Retaining or protecting walls comprising retention means in the backfill

Definitions

  • the term "reinforced earth” has become established.
  • the so-called filling floor becomes a load-bearing component of the building.
  • an outer skin is necessary, which can consist of metallic half-shells or plate-shaped prefabricated concrete parts, the fastening of which is described, for example, in French Pat. No. 2,221,588.
  • the metal reinforcement tapes used must have a zinc coating between 26 and 56 ⁇ , whereby the imperfect cathodic edge protection for the tapes cut from galvanized sheet steel is particularly unfavorable.
  • a corrosion surcharge of up to 50% of the nominal thickness required for load transfer must be made.
  • Another disadvantage is that despite these measures, additional requirements must be placed on the pH value and the electrical resistance of the filling floor in order to avoid critical conditions of use for the metallic reinforcement.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages and weak points mentioned above in the system "reinforced earth", in particular corrosion damage and to improve the friction in the earth structure. Other tasks include improving manageability and simple, secure connections between the reinforcement elements and the outer skin.
  • the object is achieved in that the braided or woven tapes used are impregnated with a resin which cures only through the moisture in the filling floor.
  • Another advantage that enables the high tensile strength of the reinforcement tapes to generate even higher frictional forces than with smooth or wide tapes is the friction-increasing effect of the structure of the fabric or braided tapes, which can preferably be wide-meshed and through weave (e.g. Atlas , Twill or linen weave) can be influenced.
  • weave e.g. Atlas , Twill or linen weave
  • the tapes according to the invention are limp, there is an extremely good adaptability to the unevenness of the filling floor when laying on the construction site, and a low risk of injury when filling the individual floor layers.
  • the tapes can be coiled in great lengths, and in contrast to conventional technology, the reinforcement elements are only cut to size on the construction site, which makes transportation and laying much cheaper.
  • the warp-reinforced fabric preferably consists of high-strength inorganic fibers, for example of glass fibers or of carbon fibers or of fiber mixtures of the fibers mentioned, which are impregnated with liquid reactive resins.
  • These fabric tapes preferably have basis weights between 400 and 800 g / m 2 .
  • Suitable reaction resins are, for example, epoxy, polyurethane or isocyanate resins.
  • the pre-impregnation of the fabric belts can be in impregnation baths between rollers, which can be attached directly in front of the take-off device by a suitable reel, respectively.
  • the dosage of the reaction resin is not critical; the fabric tape only has to be completely wetted.
  • the breaking load of the fabric tapes does not depend on the resin content of the impregnation. It may also be advantageous to lay the load-bearing fabric tapes dry and to spray or spray the liquid reaction resin onto the fabric tapes before filling them with the friction floor.
  • the pre-impregnated tapes which only need to be laid out on the construction site, are hardened after laying out by the moisture in the filling floor.
  • the curing time can be set within wide limits; Advantageous settings allow for laying time between 15 minutes and 2 hours.
  • the installed belt adapts well to uneven floors due to its flexibility; the friction bond between the belt and the soil is further improved by the reaction resin as a result of the earth particles adhering to the fabric belt, thus achieving a strong load-bearing capacity for the soil surrounding the belt.
  • the reaction resin After the reaction resin has hardened, the tape is dimensionally stable and has a considerable pull-out resistance.
  • suitable reactive resins leads to outstanding corrosion resistance; the already good per se resistance of the glass l and carbon fibers is increased even further by coating with reactive resins.
  • the moisture in the filling floor can be used to harden these resins.
  • the fabric tapes are perfectly hardened even in unfavorable weather conditions during installation.
  • the amount of resin used for impregnation is not critical, since the reinforcement fabric reaches its calculated breaking load regardless of the amount of resin impregnated.
  • the flexible bands can be laid in a hairpin-shaped manner, for example in the earthworks, the open ends of the band being directed into the earthworks and the loop being carried by a bracket which is attached to the outer skin of the structure and thus the non-positive connection between the outer skin and the reinforcement band manufactures.
  • Another possibility for the non-positive connection of the fabric straps to the outer skin of the building is to place the straps in a loop around the strap on the outer skin and to secure the loop with a suitable closure, e.g. secure one or more clamps by friction.
  • connection in such a way that one or more overlapping loops are formed over the bracket for the introduction of force in the outer skin of the earth structure, which form the load-bearing connection through the hardening of the reaction resin.
  • Figure 1 shows warp-reinforced fabric tape in linen weave. It consists of 5 glass rovings as warp threads 1 and glass spun threads of the weft thread 2 with a load capacity of approximately 12 kN and a width of approximately 60 mm. Similar glass fabric tapes are commercially available, for example, as types RLS 304016 or RLS 4022 from A. Weng, Holzhausen or under the designation 94025 from Intergfas Textil GmbH, with which breaking loads between 6 and 15 kN can be achieved.
  • FIG. 2 shows a laboratory product made from a ribbon braid.
  • the warp tape 3 is highly stretched polyethylene, the thickness is 100 11 , the width is about 5 mm.
  • the weft tape 4 is made of polyethylene, has a width of 0.2 mm and is 50 u thick.
  • the width of the finished braid of 5 tapes is 50 mm, the thickness about 0.8 mm.
  • the breaking load of this band is 9.7 kN.
  • the pre-impregnated band 10 consists of stretched organic fibers. It is laid out on the filling base 11, placed in a loop 12 around the plastic-coated support tube 13 and anchored non-positively by stretched combs 14.
  • a pre-impregnated fabric tape 15 made of glass silk is placed around the plastic-coated steel tube 17, which is encased in concrete in the outer skin 16; when pulling off a reel, the belt 15 is passed through an impregnation bath with a moisture-curing isocyanate resin with an NCO content of approx. 16% and a viscosity of approx. 5000 mPas and, after impregnation, is laid directly on the filling floor 18 in the manner shown, a provisional securing of the overlap of the strip end is carried out by U-shaped clamps made of ABS. Under normal conditions, the reaction resin is solid after 50 minutes and the connection to the outer skin of the earth structure is fully resilient.

Description

  • Für Stützbauwerke, bei denen in einem kohäsionslosen Boden regelmäßig und lagenweise Metallbänder eingelegt werden, die Zugkräfte aufnehmen und diese über Reibung in den Boden abtragen, hat sich der Begriff "Bewehrte Erde"eingebürgert. Der sogenannte Füllboden wird zum tragenden Bestandteil des Bauwerks. Um zu verhindern, daß sich der Füllboden abböscht ist eine Außenhaut notwendig, die aus metallischen Halbschalen oder plattenförmigen Betonfertigteilen bestehen kann, deren Befestigung beispielsweise in der FR - PS 2 221 588 beschrieben ist. Über "Bewehrte Erde" wird beispielsweise in "Straße und Autobahn" 5 (1976) 3/10, "Tiefbau" 8 und 9 (1976) oder "Die Bautechnik" 53 (1976) 7, 217/226 berichtet. Zur Verankerung von Matten oder Bändern im Erdbereich werden in der FR - PS 2 234 427 Vorschläge gemacht.
  • Aus Korrosionsgründen müssen die eingesetzten metallischen Bewehrungsbänder eine Zinkauflage zwischen 26 und 56 µ aufweisen, wobei besonders ungünstig der unvollkommene katodische Kantenschutz bei den Bändern ist, die aus verzinktem Stahlblech geschnitten werden. Hinzu kommt, daß aus Sicherheitsgründen ein Korrosionszuschlag von bis zu 50% der für die Lastübertragung erforderlichen Nenndicke gemacht werden muß. Ebenso nachteilig ist, daß trotz dieser Maßnahmen noch zusätzliche Anforderungen an den pH-Wert und den elektrischen Durchgangswiderstand des Füllbodens gestellt werden müssen, um kritische Einsatzbedingungen für die metallische Bewehrung zu vermeiden.
  • Diese Maßnahmen begrenzen die aus Gründen der erwünschten hohen Reibungskräfte flächige Ausgestaltung der Bänder mit hohem Verhältnis von Oberfläche zur Querschnittsfläche, wodurch die Übertragung der Reibungskräfte zu klein werden kann. Zur Verbesserung des Haftvermögens von Stahlbändern sind aufwendige, gewalzte Profile mit Querrippen unterschiedlicher Ausprägung wie Bogenrippen, schräglaufende oder gepfeilte Rippen vorgeschlagen worden.
  • Wegen der besonders kritischen Korrosionsverhältnisse in Spalten sind auch die vorgeschlagenen Schraubverbindungen oder Bolzenverbindungen für die Verbindung zwischen der Außenhaut des Bauwerks und den Bewehrungsbändern oder zwischen den Bewehrungsbändern untereinander störungsanfällig. Die Verwerdung korrosionsgeschützter Schrauben und Scheiben, wie sie die vorläufigen Richtlinien der Bundesanstalt für Straßenwesen für die Anwendung des Bauverfahrens "Bewehrte Erde" vorschreiben, ist insbesondere in Tausalzgefährdeten Bereichen problematisch.
  • Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile und Schwachpunkte am System "Bewehrte Erde", insbesondere Korrosionsschäden zu vermeiden und die Reibungsverhältnisse im Erdbauwerk zu verbessern. Weitere Aufgaben sind die Verbesserung der Handhabbarkeit und einfache sichere Verbindungen der Bewehrungselemente mit der Außenhaut. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die verwendeten Flecht- oder Gewebebänder mit einem Harz imprägniert sind, das erst durch die Feuchtigkeit des Füllbodens aushärtet.
  • Entsprechend der Erfindung wird vorgeschlagen, als Bewehrungselemente korrosionsbeständige, hochfeste gewebte oder geflochtene Bänder zu verwenden. Mit vorwiegend kettverstärkten Geweben oder Geflechten aus verstreckten organischen Fasern lassen sich bereits die Festigkeiten der üblicherweise eingesetzten Baustähle erreichen, wobei die Gewebe oder Geflechte allein durch die Auswahl geeigneter Grundwerkstoffe bereits als weitgehend korrosionsbeständig angesehen werden können. Deswegen ist es möglich, entsprechend breite und dünne Bänder zu verwenden, die durch ein hohes Verhältnis von Umfang zu Querschnitt es allein aufgrund ihrer großen Oberflächen gestatten, hohe Reibungskräfte ohne besondere Hilfsmittel zur Erhöhung der Reibung, wie z.B. Rippen, in den Boden abzutragen. Ein weiterer Vorteil, der es bei der hohen Zugfestigkeit der Bewehrungsbänder ermöglicht, noch höhere Reibungskräfte als bei glatten oder breiten Bändern zu erzeugen, liegt in dem reibungserhöhenden Effekt der Struktur der Gewebe oder Flechtbänder, die bevorzugt weitmaschig sein kann und durch Webart (z.B. Atlas-, Köper- oder Leinenbindung) beeinflußt werden kann.
  • Weil die erfindungsgemäßen Bänder biegeschlaff sind, ergibt sich beim Verlegen auf der Baustelle eine äußerst gute Anpassungsfähigkeit an die Unebenheiten des Füllbodens, sowie eine geringe Verletzungsgefahr beim Verfüllen der einzelnen Bodenschichten. Die Bänder können in großen Längen aufgehaspelt sein, und im Gegensatz zur üblichen Technik werden die Armierungselemente erst auf der Baustelle zugeschnitten, was den Transport und das Verlegen sehr verbilligt.
  • Bei den Bewehrungsbändern besteht das kettverstärkte Gewebe bevorzugt aus hochfesten anorganischen Fasern, beispielsweise aus Glasfasern oder aus Kohlenstoffasern oder aus Fasergemischen der genannten Fasern, die mit flüssigen Reaktionsharzen getränkt sind. Diese Gewebebänder weisen bevorzugt Flächengewichte zwischen 400 und 800 g/m2 auf. Als Reaktionsharze sind beispielsweise Epoxid-, Polyurethan- oder Isocyanatharze geeignet. Die Vorimprägnierung der Gewebebänder kann in Tränkbädern zwischen Walzen, die direkt vor der Abzugsvorrichtung von einer geeigneten Haspel angebracht sein können, erfolgen. Die Dosierung des Reaktionsharzes ist unkritisch; das Gewebeband muß nur vollständig benetzt sein. Die Bruchlast der Gewebebänder hängt nicht vom Harzanteil der Imprägnierung ab. Es kann auch vorteilhaft sein, die tragenden Gewebebänder trocken zu verlegen und das flüssige Reaktionsharz vor dem Verfüllen mit dem Reibungsboden auf die Gewebebänder aufzuspritzen oder aufzusprühen. Die Aushärtung der vorimprägnierten Bänder, die auf der Baustelle nur ausgelegt werden müssen, erfolgt nach dem Auslegen durch die Feuchtigkeit des Füllbodens. Die Härtungszeit kann in weiten Grenzen eingestellt werden; vorteilhafte Enstellungen ermöglichen einen Verlegungsspielraum zwischen 15 Minuten und 2 Stunden.
  • Im Gegensatz zu Stahlbändern paßt sich das verlegte Band aufgrund seiner Flexibilität den Bodenunebenheiten gut an; der Reibungsverbund zwischen Band und Erdreich wird durch das Reaktionsharz infolge der an dem Gewebeband anhaftenden Erdteilchen noch verbessert und so eine starke Tragwirkung des das Band umgebenden Bodens erzielt. Nach dem Erhärten des Reaktionsharzes ist das Band formsteif und hat einen erheblichen Ausziehwiderstand. Die Verwendung geigneter Reaktionsharze führt zu einer überragenden Korrosionsbeständigkeit; die an sich bereits gute Beständigkeit der Glas-l und Kohlenstoffasern wird durch die Umhüllung mit Reaktionsharzen noch weiter erhöht.
  • Besonders bei Imprägnierung der Gewebebänder mit Isocyanatharzen kann die Feuchtigkeit des Füllbodens zur Härtung dieser Harze genutzt werden. Auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen bei der Verlegung werden die Gewebebänder einwandfrei gehärtet. Für den Baustellenbetrieb ist es auch vorteilhaft, daß die Harzmenge zur Tränkung unkritisch ist, da der Festigkeitsträger Gewebe unabhängig von der Imprägniermenge an Harz seine rechnerische Bruchlast erreicht.
  • Die Krafteinleitung in Gewebe- oder Geflechtbänder ist sicher und einfach zu handhaben. Zur Krafteinleitung können die flexiblen Bänder beispielsweise im Erdbauwerk haarnadelförmig verlegt werden, wobei die offenen Enden des Bandes in das Erdbauwerk hineingerichtet sind und die Schlaufe von einem Bügel getragen wird, der an der Außenhaut des Bauwerks angebracht ist und so die kraftschlüssige Verbindung zwischen Außenhaut und Bewehrungsband herstellt. Eine andere Möglichkeit zum kraftschlüssigen Anschluß der Gewebebänder an die Außenhaut des Bauwerks besteht darin, die Bänder in einer Schlaufe um den Bügel an der Außenhaut zu legen und die Schlaufe mit einem geeigneten Verschluß, z.B. einer oder mehrerer Klemmen durch Reibung zu sichern. Es ist besonders günstig, eine Anschlußart in der Weise vorzusehen, daß eine oder mehrere einander überlappende Schlaufen über den Bügel zur Krafteinleitung in der Außenhaut des Erdbauwerks geformt werden, die durch das Erhärten des Reaktionsharzes die tragende Verbindung bilden. Eine zusätzliche Fixierung der einzelnen Lagen der Gewebebänder durch Bügelverschlüsse erhöht die Handhabungssicherheit dieser Verbindung erheblich und ermöglicht hohe Zugbelastungen bereits vor dem Aushärten des Reaktionsharzes.
  • Die Erfindung ist in den Figuren beispielhaft dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 ein kettverstärktes Gewebeband in Leinenbindung;
    • Figur 2 ein Geflecht mit Bändchen aus verstreckten organischen Werkstoffen;
    • Figur 3 eine kraftschlüssige Verbindung über einen Reibungsverschluß;
    • Figur 4 ein imprägniertes Gewebeband aus Glasseide;
    • Figur 5 schematische Darstellung des Effektes der Reibungserhöhung.
  • In Figure 1 ist kettverstärktes Gewebeband in Leinenbindung dargestellt. Es besteht aus 5 Glasrovings als Kettfäden 1 und Glasspinnfäden des Schußfadens 2 mit einer Tragfähigkeit von etwa 12 kN bei einer Breite von etwa 60 mm. Ähnliche Glasgewebebänder sind beispielsweise als Typen RLS 304016 bzw. RLS 4022 der Fa. A. Weng, Holzhausen oder unter der Bezeichnung 94025 der Fa. Intergfas Textil GmbH im Handel, mit denen Bruchlasten zwischen 6 und 15 kN erreicht werden.
  • In Figur 2 ist ein Laborprodukt aus einem Bändchengeflecht dargestellt. Das Kettband 3 ist hochverstrecktes Polyäthylen, die Dicke beträgt 100 11, die Breite ca. 5 mm. Das Schußband 4 besteht aus Polyäthylen, hat eine Breite von 0,2 mm und ist 50 u dick. Die Breite des fertigen Geflechts aus 5 Bändern beträgt 50 mm, die Dicke etwa 0,8 mm. Die Bruchlast dieses Bandes liegt bei 9,7 kN.
  • In Figur 3 ist eine Möglichkeit der Verankerung der Außenhaut 9 dargestellt. Das vorimprägnierte Band 10 besteht in diesem Fall aus verstreckten organischen Fasern. Es wird auf dem Füllboden 11 ausgelegt, in einer Schlaufe 12 um das kunststoffbeschichtete Tragrohr 13 gelegt und durch aufgestreckte Kämme 14 kraftschlüssig verankert.
  • In Figur 4 wird ein vorimprägniertes Gewebeband 15 aus Glasseide um das in der Außenhaut 16 einbetonierte kunststoffummantelte Stahlrohr 17 gelegt; beim Abziehen von einer Haspel wird das Band 15 durch ein Imprägnierbad mit einem feuchtigkeitshärtenden lsocyanatharz mit einem NCO-Gehalt von ca. 16% bei einer Viskosität von ca. 5000 mPas geführt und nach dem Imprägnieren unmittelbar in der dargestellten Weise auf den Füllboden 18 verlegt, wobei eine vorläufige Sicherung der Überlappung des Bandendes durch aufgesteckte U-förmige Klemmen aus ABS erfolgt. Unter üblichen Bedingungen ist nach 50 Minuten das Reaktionsharz fest und die Verbindung mit der Außenhaut des Erdbauwerks voll belastbar.
  • In Figur 5 ist die erhöhte Tragwirkung getränkter Bänder schematisch dargestellt. An dem imprägnierten Gewebeband 22 haften Erd-und Sandpartikel 23 und erhöhen die Reibung im lockeren Erdreich 24.

Claims (3)

1. Bewehrung für armierte Erdbauwerke, indem hochfeste korrosionsbeständige, im Erdreich verlegte Flecht- oder Gewebebänder kraftschlüssig mit der Außenhaut des Bauwerkes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flecht- oder Gewebebänder mit einem Harz imprägniert sind, das erst durch die Feuchtigkeit des Füllbodens aushärtet.
2. Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsharze für die Flecht- oder Gewebebänder Epoxid-, Polyurethan- oder Isocyanatharze sind.
3. Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flecht- oder Gewebebänder durch Umlenkung um Bügel, die in der Außenhaut befestigt sind, kraftschlüssig mit dieser verbunden sind, wobei die durch die beim Härten des Harzes erreichte kraftschlüssige Verbindung der sich überlappenden Schlaufenteile ein Ausziehen der Schlaufe aus dem Bügeln verhindert.
EP78101398A 1977-11-29 1978-11-18 Bewehrung von armierten Erdbauwerken Expired EP0002216B1 (de)

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EP0002216A1 EP0002216A1 (de) 1979-06-13
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DE (2) DE2753243A1 (de)
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