EP2300668A1 - Zweischaliges bauteil zur errichtung begrünbarer aus mehreren lagen gebildeter steilböschungen - Google Patents

Zweischaliges bauteil zur errichtung begrünbarer aus mehreren lagen gebildeter steilböschungen

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EP2300668A1
EP2300668A1 EP09749477A EP09749477A EP2300668A1 EP 2300668 A1 EP2300668 A1 EP 2300668A1 EP 09749477 A EP09749477 A EP 09749477A EP 09749477 A EP09749477 A EP 09749477A EP 2300668 A1 EP2300668 A1 EP 2300668A1
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geosynthetics
rear wall
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Klaus Lieberenz
Dietmar Adams
Steffen Grossmann
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Fraenkische Rohrwerke Gebr Kirchner GmbH and Co KG
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    • E02D29/02—Retaining or protecting walls
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    • E02D29/02—Retaining or protecting walls
    • E02D29/0225—Retaining or protecting walls comprising retention means in the backfill

Definitions

  • Geosynthetic reinforced supporting structures and steep slopes represent composite bodies, which are formed from the elements filling floor, reinforcements and outer skin.
  • the filling soil used is a shear-resistant, well-graded and compactable gravel sand.
  • the reinforcements, which are enclosed by the filling floor, are made of high-tensile geosynthetics, mainly geogrids, fabrics and composites are used.
  • the completion of the building on the air side forms the so-called outer skin.
  • the composite body of filling floor and reinforcements is the actual supporting system that ensures the stability of the supporting structure.
  • the outer skin is to be understood as a protection system, which has the task to protect the support system from the external influences and thus to ensure the long-term stability of the entire structure.
  • a newer solution according to DE 10 2004 014 539 A1 is a system for constructing greenable supporting structures and steep slopes, comprising supporting, static and / or dynamic loads receiving and removing upholstery walls consisting of reinforcements made of high-strength geosynthetics and a compacted Filling floor, which surround the reinforcements known.
  • One of these is structurally separate, spatially structured outer skin filled with undigested, greenable soil or building materials, which serves as a temporary abutment for the geosynthetic reinforcements when the system is erected, while the compaction of the individual filling soil layers absorbs the resulting earth pressure and permanently causes the protection of the cushion walls.
  • the segments of the outer skin correspond in their vertical dimensions of the thickness of the layers to be installed and to be compacted the Greitz.
  • the outer skin is layered.
  • the segments of the outer skin are 40 cm high.
  • the layers of the outer skin are usually staggered in relation to each other.
  • the front element is designed as a rigid spatial grid structure, which may include a solidified greening structure. It is envisaged that the front element, but also the plastic spacers, which implies a proportion of renewable raw materials consists.
  • the spacers are at the side where the back wall elements are applied and fastened, as these are concavely arched; on the side where the front elements are applied and fixed, the spacers have an inclination angle between 55 and 70 °.
  • the rear wall elements are preferably made of decomposable material or natural fibers.
  • the special shaping of the back wall of the outer skin substantially reduces the amount of vertical and horizontal changes in the shape of the support system by improving the flow of force in the geosynthetic reinforcements.
  • the conditions for the greening are significantly improved. This is also helped by the fact that the strict separation of filling and culture soil allows the latter to be easily introduced.
  • the segments of the outer skin allow their variable design in terms of inclination, height and lines, with the possibility to replace them in case of damage without affecting the stability of the support system.
  • the object of the invention is to develop further application areas with a modified, sustainably simplified geometry of the rear wall.
  • both the production cost of the system are reduced and its applicability to be expanded, so that a complex and economical construction system is created, with which the entire market spectrum for greener steep slopes can be covered with the most economical use of geosynthetics.
  • the invention provides a bivalve component for the construction of greener formed of several layers steep slopes, which consists of a front element with rigid spatial lattice structure, a spacer element and a rear wall element. It is essential that the cross section of the permanently rigid rear wall element in the vertical direction follows a traverse or a straight line.
  • the pressure-stable spacer is formed on at least one side by notches and has brackets for frictional connections with geosynthetics.
  • At Abstandseiement at least two connecting means is attached to at least two points, with which the elements of the component are positively and non-positively connectable.
  • the front, rear and rear wall element is made of plastic.
  • the notches on the pressure-stable Abstandseiement are mounted in the installed state of the system on the upper side and stepped, whereby various inclinations of the steep slopes to be built are made possible; Consequently, horizontally different widths of berms can be designed.
  • the holder for the frictional connection with the geosynthetics is mounted in the lower region of the spacers, and it is particularly advantageous to fasten them on a load-distributing rail.
  • the connecting means with which the elements of the component are positively and non-positively connectable, are mounted on the Abstandseiement top and bottom. It is intended to releasably, preferably clip-like, design the connecting elements.
  • the clam-shell component described above can be used as a stand-alone support system that permanently absorbs the horizontal effects caused by the earth pressure from the backfill.
  • the plantable steep slope is formed by the stacking of the clam shell component.
  • the clam-shell component is non-positively connected with horizontally and horizontally and horizontally and horizontally laid geosynthetics. It is also possible in accordance with the invention that the component is only connected in some layers of a multi-layer Operaböschung with geosynthetics.
  • the most significant advantage of the invention is that the spatial outer, skin element, designed as a clam shell component, depending on the chosen use differentiated with geosynthetics can be combined. It can therefore be built greened steep slopes of all kinds with or without geosynthetics, depending on the practical application parameters, such as slope height, slope slope, static and dynamic effects, and the different application areas in construction, the most diverse system variants of plantable formed from several layers steep slopes are realized can.
  • Fig. 1 shows the elements of the clam shell component and their design and their intended assembly.
  • the bivalve component consists of the front element 1, the spacer element 2 and the rear wall element 3.
  • the spacer element 2 has in the manner described the notches 4 and the connecting means 6.
  • the cross section of the rear wall element is formed according to the invention in the vertical direction as a straight line.
  • two spacer elements 2 and the rear wall element 3 are shown in addition to the front element 1, wherein the cross section of the permanently rigid rear wall element 3 is shown in the vertical direction as a polygonal line.
  • the attachment of the holder 5 can be seen.
  • 3 can be taken in cross section of the structure of a steep slope, which are stacked by the stacking 9 of four bivalve components, which are joined together horizontally depending on the length of the slope. It can be seen that as a result of the notches 4 at different depths, the berms 8.1 and 8.2 can be formed.
  • FIGS. 4 and 5 it is shown that the bivalve component is connected to geosynthetics 7 either in every layer 10 or only in selected layers 11.
  • the horizontally laid geosynthetics 7 can be used over the entire surface or even in strip form.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweischaliges Bauteil zur Errichtung von begrünbaren aus mehreren Lagen bebildeter Steilböschungen, das aus einem Frontelement (1) mit biegesteifer räumlicher Gitterstruktur, einem Abstandselement (2) und einem Rückwandelement (3) besteht. Erfindungswesentlich ist, dass der Querschnitt des dauerhaft biegesteifen Rückwandelementes (3) in vertikaler Richtung einem Polygonzug oder einer Geraden folgt. Das druckstabile Abstandselement (2) ist zumindest an einer Stelle durch Einkerbungen (4) ausgeformt und weist Halterungen (5) für kraftschlüssige Verbindungen mit den Geokunststoffen (7) auf. Am Abstandselement (2) ist an zumindest zwei Stellen zumindest ein Verbindungsmittel (6) angebracht, mit denen die Elemente (1, 2, 3) des Bauteils form- und kraftschlüssig verbindbar sind. Das Bauteil ist für die Verwendung als eigenständiges Tragsystem, das dauerhaft die durch den Erddruck aus der Hinterfüllung entstehenden horizontalen Einwirkungen aufnimmt, vorgesehen.

Description

Zweischaliges Bauteil zur Errichtung begrünbarer aus mehreren Lagen gebildeter Steilböschungen
Die Erfindung betrifft die Bauweise der kunststoffbewehrten Erde. Ihre Anwendung bietet sich besonders dann an, wenn Stützbauwerke und Steilböschungen, basierend auf einem hohen Vorfertigungsgrad der Systemkomponenten, zügig und präzise und zugleich umweltschonend und naturintegriert errichtet werden sollen.
Geokunststoffbewehrte Stützbauwerke und Steilböschungen stellen Verbundkörper dar, die aus den Elementen Füllboden, Bewehrungen und Außenhaut gebildet werden. Als Füllboden wird ein scherfester, gut abgestufter und verdichtbarer Kiessand verwendet. Die Bewehrungen, die vom Füllboden umschlossen sind, bestehen aus hochzugfesten Geokunststoffen, wobei vor allem Geogitter, Gewebe und Verbundstoffe verwendet werden. Den Abschluss des Bauwerks an der Luftseite bildet die sogenannte Außenhaut. Der Verbundkörper aus Füllboden und Bewehrungen ist das eigentliche Tragsystem, das die Standsicherheit des Stützbauwerks gewährleistet. Die Außenhaut ist als Schutzsystem aufzufassen, das die Aufgabe hat, das Tragsystem vor den äußeren Einwirkungen zu schützen und so die langzeitliche Stabilität des Gesamtbauwerks zu sichern.
Aus dem Stand der Technik ist als neuere Lösung gemäß DE 10 2004 014 539 A1 ein System zur Errichtung von begrünbaren Stützbauwerken und Steilböschungen, bestehend aus tragenden, statische und/oder dynamische Lasten aufnehmenden und abtragenden Polsterwänden, die aus Bewehrungen aus hochfesten Geokunststoffen und einem verdichteten Füllboden, den die Bewehrungen umschließen, bekannt. Dabei wird eine davon konstruktiv getrennte, räumlich strukturierte, mit unver- dichteten, begrünungsfähigen Böden oder Baustoffen gefüllte Außenhaut verwendet, die bei der Errichtung des Systems als temporäres Widerlager für die Geokunststoff- bewehrungen dient, während der Verdichtung der einzelnen Füllbodenschichten den entstehenden Erddruck aufnimmt und dauerhaft den Schutz der Polsterwände bewirkt. Die Außenhaut besteht aus einer Vielzahl von Segmenten, die sich jeweils aus austauschbaren Frontelementen, einseitig in vertikaler Richtung konkav gekrümmten Rückwandelementen, an denen sich die runden Wülste der aus dem Geokunststoff und dem verdichteten Füllboden gebildeten Polsterwände anlehnen, zusammensetzen. Pro Frontelement sind mindestens zwei zueinander parallel beabstandete Abstandselemente, an denen die Front- und Rückwandelemente befestigt sind, eingesetzt, die ihrerseits in mittels Erdnägeln im darunter angeordneten Polster fixierten Profilen, vorzugsweise ausgeführt als U-Schienen, geführt werden. Dabei entstehen kastenförmige Hohlräume, in die die begrünbaren Böden oder Baustoffe eingebracht sind.
Alle vorgefertigten Elemente der Außenhaut sind durch ein Stecksystem verbunden, wobei durch die Verwendung von Passstücken zwischen den Frontelementen und den Abstandelementen die Einstellung unterschiedlicher Neigungen und Krümmungen der Außenhaut möglich ist.
Die Segmente der Außenhaut entsprechen in ihren vertikalen Abmessungen der Dicke der einzubauenden und zu verdichtenden Schichten des Füllbodens. Die Außenhaut ist infolgedessen schichtförmig aufgebaut. Vorzugsweise sind die Segmente der Außenhaut 40 cm hoch. Die Schichten der Außenhaut sind im Regelfall treppenförmig zueinander versetzt.
Das Frontelement ist als biegesteife räumliche Gitterstruktur ausgeführt, welche eine verfestigte Begrünungsstruktur enthalten kann. Es ist vorgesehen, dass das Frontelement, aber auch die Abstandshalter aus Kunststoff, der einen Anteil nachwachsender Rohstoffe impliziert, besteht.
Die Abstandselemente sind an der Seite, wo die Rückwandelemente angelegt und befestigt sind, wie diese konkav gewölbt; an der Seite, wo die Frontelemente angelegt und befestigt werden, weisen die Abstandselemente einen Neigungswinkel zwischen 55 und 70° auf. Die Rückwandelemente bestehen bevorzugt aus verrottbarem Material oder aus Naturfasern.
Die spezielle Formgebung der Rückwand der Außenhaut verringert - durch die Verbesserung des Kraftflusses in den Geokunststoffbewehrungen - das Maß vertikaler und horizontaler Formänderungen des Tragsystems wesentlich. Neben der Erfüllung der Anforderungen an die Langlebigkeit eines solchen Bauwerkes - also Frost- und UV-Beständigkeit sowie Beständigkeit gegenüber schädigenden äußeren Einflüssen -, sind die Bedingungen für die Begrünung deutlich verbessert. Dazu trägt auch bei, dass durch die strikte Trennung von Füll- und Kulturboden letzterer locker eingebracht werden kann. Schließlich ermöglichen die Segmente der Außenhaut deren variable Gestaltung hinsichtlich Neigung, Höhe und Linienführung, wobei die Möglichkeit besteht, diese bei Beschädigung ohne Beeinträchtigung der Standsicherheit des Tragsystems auszuwechseln.
Nachteil der vorstehend beschriebenen Lösung ist, dass die konkav geformte Rückwand des Systems einen erheblichen Fertigungsaufwand, namentlich aufwendige Werkzeuge, erfordert und dadurch vergleichsweise kostenintensiv ist. Hinzu kommt, dass dieses System zur Errichtung von begrünbaren Stützbauwerken und Steilböschungen für viele Anwendungsfälle in dieser Komplexität nicht notwendig ist, so- dass konstruktive und fertigungstechnische Vereinfachungen wünschenswert sind, namentlich der hohe Verbrauch an Geokunststoffen auch bei Steilböschungen geringer Höhe und Neigung bedarf einer neuen Lösung.
Weiterer Stand der Technik ist ausführlich in DE 10 2004 014 539 A1 dargestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einer modifizierten, fertigungstechnisch nachhaltig vereinfachten Geometrie der Rückwand weitere Anwendungsbereiche zu erschließen. Es sollen also sowohl der Fertigungsaufwand des Systems verringert als auch dessen Anwendbarkeit erweitert werden, sodass ein komplexes und wirtschaftliches Konstruktionssystem entsteht, mit dem das gesamte Marktspektrum für begrünbare Steilböschungen bei sparsamsten Einsatz von Geokunststoffen abgedeckt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 dargestellt. Die erweiterten Verwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes sind im Patentanspruch 9 und den darauf rückbezogenen Ansprüchen 10 bis 12 angegeben. - A -
Die Erfindung stellt ein zweischaliges Bauteil zur Errichtung begrünbarer aus mehreren Lagen gebildeter Steilböschungen vor, das aus einem Frontelement mit biegesteifer räumlicher Gitterstruktur, einem Abstandselement und einem Rückwandelement besteht. Dabei ist wesentlich, dass der Querschnitt des dauerhaft biegesteifen Rückwandelementes in vertikaler Richtung einem Polygonzug oder einer Geraden folgt. Das druckstabile Abstandselement ist an zumindest einer Seite durch Einkerbungen ausgeformt und weist Halterungen für kraftschlüssige Verbindungen mit Geokunststoffen auf. Am Abstandseiement ist an mindestens zwei Stellen zumindest ein Verbindungsmittel angebracht, mit denen die Elemente des Bauteils form- und kraftschlüssig verbindbar sind.
Das Front-, Abstands- und Rückwandelement besteht aus Kunststoff. Die Einkerbungen am druckstabilen Abstandseiement sind im eingebauten Zustand des Systems an der oberen Seite angebracht und stufenförmig ausgeformt, wodurch verschiedene Neigungen der zu errichtenden Steilböschungen ermöglicht werden; daraus folgend sind horizontale unterschiedlich breite Bermen ausgestaltbar.
Die Halterung für die kraftschlüssige Verbindung mit den Geokunststoffen ist im unteren Bereich der Abstandselemente angebracht, wobei es besonders vorteilhaft ist, sie auf einer lastverteilenden Schiene zu befestigen. Die Verbindungsmittel, mit denen die Elemente des Bauteils form- und kraftschlüssig verbindbar sind, sind am Abstandseiement oben und unten angebracht. Es ist vorgesehen, die Verbindungselemente lösbar, vorzugsweise clipartig, auszugestalten.
Das oben beschriebene zweischalige Bauteil kann als eigenständiges Tragsystem, das dauerhaft die durch den Erddruck aus der Hinterfüllung entstehenden horizontalen Einwirkungen aufnimmt, verwendet werden.
Es ist vorgesehen, dass durch das Aufeinanderstapeln des zweischaligen Bauteils die begrünbare Steilböschung gebildet wird. Bei jeder Verwendung wird das zweischalige Bauteil kraftschlüssig mit horizontal und vollflächig oder horizontal und streifenförmig verlegten Geokunststoffen verbunden. Es ist nach Maßgabe der Erfindung auch möglich, dass das Bauteil nur in einigen Lagen einer mehrlagigen Teilböschung mit Geokunststoffen verbunden ist.
Der wesentlichste Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das räumliche Außen-, hautelement, ausgeführt als zweischaliges Bauteil, in Abhängigkeit von der gewählten Verwendung differenziert mit Geokunststoffen kombiniert werden kann. Es können also begrünbare Steilböschungen aller Art mit oder ohne Geokunststoffe errichtet werden, wobei in Abhängigkeit von den praktischen Anwendungsparametern, beispielsweise Böschungshöhe, Böschungsneigung, statische und dynamische Einwirkungen, und den unterschiedlichen Anwendungsbereichen im Bauwesen die verschiedensten Systemvarianten von begrünbaren aus mehreren Lagen gebildeten Steilböschungen realisiert werden können.
So kann mit der Erfindung die Verkleidung und Begrünung einer Steilböschung aus aufeinander abgesetzten Außenhautelementen ohne statisch wirksame Bewehrung aus Geogittem, ebenso wie die Errichtung verschiedenartiger Stützbauwerke vorgenommen werden.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße zweischalige Bauteil zur Errichtung begrünbarer aus mehreren Lagen gebildeter Steilböschungen sowie dessen Verwendung mittels Fig. 1 bis 5 näher dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Elemente des zweischaligen Bauteils und deren Ausgestaltung sowie deren bestimmungsgemäße Zusammenfügung.
Das zweischalige Bauteil besteht aus dem Frontelement 1 , dem Abstandselement 2 und dem Rückwandelement 3. Das Abstandselement 2 weist in beschriebener Weise die Einkerbungen 4 sowie die Verbindungsmittel 6 auf. Der Querschnitt des Rückwandelements ist erfindungsgemäß in vertikaler Richtung als Gerade ausgebildet.
In Fig. 2 sind neben dem Frontelement 1 , zwei Abstandselemente 2 und das Rückwandelement 3 dargestellt, wobei der Querschnitt des dauerhaft biegesteifen Rückwandelementes 3 in vertikaler Richtung als Polygonzug dargestellt ist. Zudem ist die Befestigung der Halterung 5 ersichtlich. Der Fig. 3 kann im Querschnitt der Aufbau einer Steilböschung, die durch das Aufeinanderstapeln 9 von vier zweischaligen Bauelementen, die horizontal je nach Länge der Böschung aneinandergefügt sind, entnommen werden. Es ist ersichtlich, dass infolge der Einkerbungen 4 in unterschiedlicher Tiefe die Bermen 8.1 bzw. 8.2 ausgebildet werden können.
In Fig. 4 und 5 ist gezeigt, dass das zweischalige Bauteil mit Geokunststoffen 7 entweder in jeder Lage 10 oder nur in ausgewählten Lagen 11 verbunden ist. Dabei können die horizontal ausgelegten Geokunststoffe 7 vollflächig oder auch nur streifenförmig eingesetzt sein.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Frontelement
2 Abstandselement
3 Rückwandelement
4 Einkerbungen
5 Halterungen
6 Verbindungsmittel
7 Geokunststoffe
8.1 kleine Berme
8.2 große Berme
9 Aufeinanderstapeln
10 Geokunststoffe, in jeder Lage des Stützbauwerkes
11 Geokunststoffe, nur in einigen Lagen des Stützbauwerkes

Claims

Patentansprüche
1. Zweischaliges Bauteil zur Errichtung begrünbarer aus mehreren Lagen gebildeter Steilböschungen, bestehend aus einem Frontelement (1) mit biegesteifer räumlicher Gitterstruktur, einem Abstandselement (2) und einem Rückwandelement (3), wobei der Querschnitt des dauerhaft biegesteifen Rückwandelementes (3) in vertikaler Richtung einem Polygonzug oder einer Geraden folgt, das druckstabile Abstandselement (2) an zumindest einer Seite durch Einkerbungen (4) ausgeformt ist und Halterungen (5) für kraftschlüssige Verbindungen mit Geokunststoffen (7) aufweist sowie am Abstandselement (2) an mindestens zwei Stellen zumindest ein Verbindungsmittel (6) angebracht ist, mit denen die Elemente (1 , 2, 3) des Bauteils form- und kraftschlüssig verbindbar sind.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Front- (1), Abstands- (2) und Rückwandelement (3) aus Kunststoff bestehen.
3. Bauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbungen (4) am druckstabilen Abstandselement (2) im eingebauten Zustand an der oberen Seite angebracht und stufenförmig ausgeformt sind, wodurch verschiedene Neigungen der Steilböschungen ermöglicht werden und daraus folgend horizontale, unterschiedlich breite Bermen (8.1 ;8.2) entstehen.
4. Bauteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (5) für kraftschlüssige Verbindungen mit Geokunststoffe (7) im unteren Bereich des Abstandselementes (2) angebracht sind.
5. Bauteil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (5) für kraftschlüssige Verbindungen mit den Geokunststoffen (7) auf einer lastverteilenden Schiene befestigt sind.
6. Bauteil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (6), mit denen die Elemente des Bauteils form- und kraftschlüssig verbindbar sind, oben und unten am Abstandselement (2) angebracht sind.
7. Bauteil nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (6) lösbar ausgestaltet sind.
8. Bauteil nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (6) clipartig ausgestaltet sind.
9. Verwendung des zweischaligen Bauteils nach Anspruch 1 bis 8 als eigenständiges Tragsystem, das dauerhaft die durch den Erddruck aus der Hinterfüllung entstehenden horizontalen Einwirkungen aufnimmt.
10. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es durch das Aufeinanderstapeln (9) die begrünbare Steilböschung bildet.
11. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es kraftschlüssig mit horizontal und vollflächig oder horizontal und streifenförmig verlegten (10) Geokunststoffen (7) verbunden ist.
12. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es nur in einigen Lagen (11) der mehrlagigen Steilböschung mit den Geokunststoffen (7) verbunden ist.
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