EP2393993B1 - Unterbau für bauwerke - Google Patents

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EP2393993B1
EP2393993B1 EP09776807.1A EP09776807A EP2393993B1 EP 2393993 B1 EP2393993 B1 EP 2393993B1 EP 09776807 A EP09776807 A EP 09776807A EP 2393993 B1 EP2393993 B1 EP 2393993B1
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EP
European Patent Office
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foundation
load distribution
honeycomb structure
layer
support elements
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09776807.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2393993A1 (de
Inventor
Kai Tietjen
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Soiltec GmbH
Original Assignee
Soiltec GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Soiltec GmbH filed Critical Soiltec GmbH
Priority to PL09776807T priority Critical patent/PL2393993T3/pl
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/12—Pile foundations
    • E02D27/14—Pile framings, i.e. piles assembled to form the substructure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20—Securing of slopes or inclines
    • E02D17/207—Securing of slopes or inclines with means incorporating sheet piles or piles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/12—Pile foundations
    • E02D27/16—Foundations formed of separate piles

Definitions

  • the invention relates to a substructure for buildings.
  • load-distribution layer On soft ground to be built structures can be supported by pile foundations and secured against settling movements. Between the piles (below) and the structures (above), a load-distribution layer should be regularly arranged in order to be able to introduce the loads resulting from the structure into the piles.
  • the load distribution layer must have a certain thickness to fulfill this task and consist of certain material.
  • load distribution layers of sand are known.
  • a honeycomb structure shows the EP-A-0 611 849 , The structure is stabilized by longitudinal tension wires, which can be anchored in the ground via ground anchors.
  • a pile foundation shows the JP-A-2008 038 511 , In an upper area, the piles are surrounded by annular walls. The spaces thus formed are provided with chemical additives to form micro-bubbles.
  • a honeycomb structure reinforcing a roadway shows the U.S. Patent 4,797,026 .
  • Object of the present invention is the change in the load distribution layer such that the substructure can be constructed more cost-effective, more stable and / or faster overall.
  • the substructure according to the invention results from the features of claim 1. Thereafter, the substructure for structures on a combination of pile-like support elements and a load distribution layer disposed above, wherein in the LITAver Ecuador a three-dimensional matrix-like structure is integrated.
  • An equalization layer is provided under the load distribution layer, with the support elements extending into the compensation layer and compensating any height differences of the support elements that may be present due to the compensation layer.
  • a fleece is provided on the leveling layer or in the same.
  • the load distribution layer here is generally a combination of a pourable material, such as sand, with an integrated honeycomb structure.
  • a pourable material such as sand
  • honeycomb structure is intended in particular to prevent or limit lateral movements of the pourable substance, namely an escape of the pourable substance to the side due to the static loads of the structures.
  • the pourable material advantageously has the same height in the load distribution layer as the honeycomb structure. Deviations are possible.
  • the support elements stand on or in a supporting ground and extend through an insufficiently load-bearing layer up to the load distribution layer.
  • the honeycomb structure predominantly, in particular exclusively upright walls.
  • “Upright” in this case means an alignment also parallel to the main extension direction of the support elements. In this way, transverse movements of the bulk material in the load distribution layer are effectively prevented.
  • the honeycomb structure has predominantly, in particular exclusively walls, which are directed perpendicular to the extent of the load distribution layer. With horizontally aligned load distribution layer so upright walls of the honeycomb structure arise.
  • the honeycomb structure is upwardly - in the direction of the building - and down - towards the support elements - open. Water absorption and permeability are thereby optimized.
  • a leveling layer preferably made of sand, is provided beneath the load distribution layer, into which the support elements extend.
  • the leveling layer serves as height compensation for the support elements. The latter end with their upper end faces approximately at the same height. Exactly the same heights are not possible in most cases due to their construction. The differences can be compensated by the compensation layer.
  • the thickness of the leveling layer is 1 cm to 10 cm. The thicker the leveling layer is, the greater its additional load-distributing effect. Ideally, no leveling layer is provided.
  • the honeycomb structure has cavities with a diameter of 25 cm or more.
  • the diameter should be measured in the direction parallel to the extension of the load distribution layer.
  • the cavities are all approximately the same size as possible. Accordingly, the cavities do not have a circular cross-section.
  • the diameter refers to the smallest diameter within a cavity. Depending on the direction of measurement, a larger diameter may also result.
  • the honeycomb structure walls and / or cavities having 5 cm to 15 cm in height preferably extends in the direction perpendicular to the extension of the load distribution layer.
  • the load distribution layer can be made relatively thin overall. Accordingly, the use of materials is reduced. At the same time the construction time is shortened.
  • the honeycomb structure has perforated walls with a perforation of 0% to 40% of the total wall surface.
  • the perforation for example in the form of equally spaced holes or other openings, allows a permeability to water and fine grain.
  • 0% corresponds to a version without perforation.
  • the honeycomb structure can be formed from wavy curved strips, the strips being connected to one another in the region of wave crests and wave troughs.
  • the peaks and valleys are not up and down, but laterally offset from each other.
  • the strips described make it possible to form large-area honeycomb structures quickly and easily.
  • the honeycomb structure has contiguous cells or cavities having an area of 400 cm 2 or more.
  • the surface is preferably to be measured parallel to the extension of the load distribution layer.
  • the honeycomb structure may have mutually adjacent cells whose walls are connected to walls of other and / or the same cells, wherein frictional connections between the walls for a load of preferably each about 1 kN are designed.
  • Such resilient connections effectively prevent separation of the interconnected walls or malfunction of the honeycomb structure as a whole for most applications.
  • the honeycomb structure has walls made of HDPE or other polymer materials.
  • HDPE High Density Polyethylene
  • the walls can also be formed from nonwovens.
  • the honeycomb structure has in particular walls of 1 mm to 3 mm thickness.
  • walls with a thickness of 1 mm to 2 mm are provided.
  • the walls tend to be thicker the more perforations are provided.
  • the support elements are advantageously columns with 40 cm to 80 cm in diameter and can be cast, for example, concrete.
  • a grid arrangement of the support elements with a distance of 1.50 m to 3.50 m to each other.
  • a fleece is provided on the leveling layer or in the same.
  • the fleece is preferably a water-permeable textile layer with which, for example, a mixing of material above and below the fleece is avoided.
  • a nonwoven fabric is disposed immediately under the load distribution layer.
  • two or more load distribution layers are arranged one above the other, with distances to each other of preferably 0 cm to 50 cm, wherein the support elements can reach down to the lower load distribution layer.
  • Tests have shown that two load distribution layers can provide better results than a single load distribution layer with the same total thickness as the two load distribution layers. This effect can be explained by the compaction of the material within the load distribution layer. The material can be better compacted successively in two flat load-distribution layers than in a single one high load distribution layer. It is also possible to arrange more than two load distribution layers one above the other with or without gaps.
  • compensation layers are respectively arranged between the load distribution layers, with thicknesses of preferably 0 cm to 50 cm.
  • thicknesses preferably 0 cm to 50 cm.
  • one or more compensation layers have a changing thickness profile.
  • a lower leveling layer between the load distribution layer and the support elements compensates for tolerances when setting the support elements. Further adjustments to the required exact height of the substructure are possible by changing the thickness of a further leveling layer between two load distribution layers.
  • a possibly present nonwoven fabric is arranged at least under the lowest load distribution layer in the case of several load distribution layers. But it can also be provided under further or under all load distribution layers fleeces.
  • a building is to be erected on an unsustainable ground, namely a soft layer 10.
  • a special substructure is provided. This has here columnar support elements 11 and a load distribution layer 12 arranged above.
  • the support elements 11 are designed here as concrete columns that stand upright and extend through the entire soft layer 10 into a stable substrate 13 below the soft layer 10. Upper ends of the support members 11 protrude into a leveling layer 14 of compacted sand inside. By leveling layer 14 possibly existing height differences of the support elements are compensated. At the same time, the leveling layer 14 can participate in the distribution of loads.
  • the leveling layer 14 is covered by a water-permeable textile layer, a fleece 15. Immediately on the fleece 15, the load distribution layer 12 is arranged, on which, for example, an antifreeze layer and a road surface can lie (not shown) or a dyke structure.
  • the load distribution layer 12 preferably has an integrated, three-dimensional honeycomb structure.
  • the honeycomb structure is filled with compacted sand. Loads resting on the load distribution layer 12 are introduced into the support elements 11 through the sand and the honeycomb structure.
  • the three-dimensional honeycomb structure of the load distribution layer 12 consists of meandering plastic strips 16 with upright walls. Due to the meandering shape, the impression of a nearly complete impression results for each plastic strip 16 sinusoidal course. Adjacent plastic strips 16 are - in the sense of a sinusoid - shifted by 180 ° to each other, so that upwardly and downwardly open cavities 17 or honeycomb arise.
  • a plurality of plastic strips 16 are connected in advance to form a honeycomb unit 18.
  • a plurality of honeycomb units 18 in the area of outer arches 19 and projecting fins 20 are then frictionally connected to one another.
  • connecting means are used, such as mechanical type or by gluing or welding.
  • the fins 20 are formed by interconnected ends of adjacent plastic strips 16.
  • the soft layer 10 and the load-bearing substrate 13 are not shown, not even the compacted sand present in the honeycomb structure.
  • the height of the honeycomb structure and correspondingly also the perforated plastic strip 16 and the load distribution layer 12 is about 5 cm to 15 cm with a diameter of the individual cavities 17 or honeycombs of more than 25 cm and / or one of the cavities 17 covered area of more each as 400 cm 2 .
  • the leveling layer 14 should be as thin as possible and has a thickness of about 1 cm to 20 cm. Ideally, no leveling layer is provided.
  • the support members 11 are formed here as concrete columns with a diameter of about 40 cm to 80 cm.
  • the individual columns in the grid at a distance of about 2 m to 3.50 m.
  • the connections between the adjacent or successive plastic strips 16 are designed for a tensile force of about 1 kN.
  • the material used is preferably HDPE with a wall thickness of 1 mm to 2 mm thickness.
  • FIGS. 2 and 3 shown substructure show the 4 and 5 , Overall, three load distribution layers 12, 112, 212 and three compensation layers 14, 114, 214 are provided, namely alternately.
  • the mat 15 is located between the lower load distribution layer 12 and the lower leveling layer 14.
  • the support elements 11 extend into the lower compensation layer 14, as well as in Fig. 1 is shown.
  • the compensating layers 14 are formed here in the longitudinal extent of the structure - arrow 21 - with a constant thickness. However, changing thicknesses are also possible in the extension direction, in particular to compensate for different heights between the soft layer 10 on the one hand, see Fig. 1 , and the required height of the structure above the uppermost load distribution layer 212 on the other.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Unterbau für Bauwerke.
  • Auf weichem Untergrund zu errichtende Bauwerke können durch Pfahlgründungen abgestützt und gegen Setzbewegungen gesichert werden. Zwischen den Pfählen (unten) und den Bauwerken (oben) ist regelmäßig eine Lastverteilungsschicht anzuordnen, um so die aus dem Bauwerk herrührenden Lasten in die Pfähle einleiten zu können. Die Lastverteilungsschicht muss zur Erfüllung dieser Aufgabe eine bestimmte Dicke aufweisen und aus bestimmtem Material bestehen. Bekannt sind Lastverteilungsschichten aus Sand.
  • Aus der JP-A-2008 075 389 ist eine Stützmauer für eine Steilböschung bekannt, bei der wabenförmige Strukturen treppenartig angelegt und mit vertikalen Pfosten im Untergrund verankert sind. Stützpfähle zur Aufnahme vertikaler Lasten sind nicht ersichtlich.
  • In der US-A-2003 024 186 ist eine Fahrbahnkonstruktion gezeigt, mit einer gattungsgemäßen Kombination aus pfahlartigen Tragelementen und Schichten, bei der eine
  • Fahrbahndecke partiell hydraulisch anhebbar ist. Dadurch sollen im Zeitverlauf eintretende Niveauunterschiede ausgeglichen werden. Hierzu sind unter Fahrbahnsegmenten liegende Kissen mit Flüssigkeit befüllbar. Die Kissen liegen auf abgestützten Betonplatten.
  • Eine wabenförmige Struktur zeigt die EP-A-0 611 849 . Die Struktur ist stabilisiert durch in Längsrichtung verlaufende Spanndrähte, welche über Erdanker im Untergrund verankert sein können.
  • Eine Pfahlgründung zeigt die JP-A-2008 038 511 . In einem oberen Bereich sind die Pfähle von ringförmigen Wandungen umgeben. Die derart gebildeten Räume sind zur Bildung von Mikro-Blasen mit chemischen Zusätzen versehen.
  • Eine wabenförmige Struktur zur Verstärkung einer Fahrbahn zeigt die US-A-4 797 026 . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Veränderung das Lastverteilungsschicht derart, dass der Unterbau insgesamt kostengünstiger, stabiler und/oder schneller aufgebaut werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Unterbau ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach weist der Unterbau für Bauwerke eine Kombination aus pfahlartigen Tragelementen und einer darüber angeordneten Lastverteilungsschicht auf, wobei in die Lästverteilungsschicht eine dreidimensionale matrixartige Struktur integriert ist. Unter der Lastverteilungsschicht ist eine Ausgleichsschicht vorgesehen, wobei sich die Tragelemente bis in die Ausgleichsschicht hinein erstrecken und durch die Ausgleichsschicht gegebenenfalls vorhandene Höhenunterschiede der Tragelemente ausgeglichen werden. Außerdem ist auf der Ausgleichsschicht oder in derselben ein Vlies vorgesehen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Lastverteilungsschicht hier generell um eine Kombination aus einem schüttfähigen Stoff, wie beispielsweise Sand, mit einer integrierten Wabenstruktur. Letztere soll insbesondere Querbewegungen des schüttfähigen Stoffes, nämlich ein Ausweichen des schüttfähigen Stoffes zur Seite aufgrund der statischen Lasten der Bauwerke verhindern bzw. begrenzen. Der schüttfähige Stoff hat in der Lastverteilungsschicht vorteilhafterweise dieselbe Höhe wie die Wabenstruktur. Abweichungen sind möglich.
  • Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tragelemente auf oder in einem tragfähigen Untergrund stehen und sich durch eine nicht ausreichend tragfähige Schicht bis an die Lastverteilungsschicht erstrecken.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Wabenstruktur überwiegend, insbesondere ausschließlich aufrechte Wandungen auf. "Aufrecht" bedeutet in diesem Fall eine Ausrichtung auch parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Tragelemente. Auf diese Weise werden Querbewegungen des schüttfähigen Stoffes in der Lastverteilungsschicht wirksam verhindert.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wabenstruktur überwiegend, insbesondere ausschließlich Wandungen aufweist, die senkrecht zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht gerichtet sind. Bei horizontal ausgerichteter Lastverteilungsschicht ergeben sich so aufrecht stehende Wandungen der Wabenstruktur.
  • Vorzugsweise ist die Wabenstruktur nach oben hin - in Richtung auf das Bauwerk - und nach unten hin - in Richtung auf die Tragelemente - offen ausgebildet. Wasseraufnahme und -durchlässigkeit sind dadurch optimiert.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist unterhalb der Lastverteilungsschicht eine Ausgleichsschicht vorzugsweise aus Sand vorgesehen, in die sich die Tragelemente hineinerstrecken. Die Ausgleichsschicht dient als Höhenausgleich für die Tragelemente. Letztere enden mit ihren oberen Abschlussflächen ungefähr in derselben Höhe. Genau gleiche Höhen sind konstruktionsbedingt in den meisten Fällen nicht möglich. Die Differenzen können durch die Ausgleichsschicht ausgeglichen werden. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Ausgleichsschicht 1 cm bis 10 cm. Je dicker die Ausgleichsschicht ist, umso größer ist auch deren zusätzliche lastverteilende Wirkung. Im Idealfall ist keine Ausgleichsschicht vorgesehen.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Wabenstruktur Hohlräume auf mit einem Durchmesser von 25 cm oder mehr. Der Durchmesser ist dabei zu messen in Richtung parallel zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht. Die Hohlräume sind möglichst alle annähernd gleich groß. Entsprechend weisen die Hohlräume keinen kreisrunden Querschnitt auf. Vorzugsweise bezieht sich die Durchmesserangabe auf den kleinsten Durchmesser innerhalb eines Hohlraumes. Je nach Messrichtung kann sich auch ein größerer Durchmesser ergeben.
  • Erfindungsgemäß kann die Wabenstruktur Wandungen und/oder Hohlräume mit 5 cm bis 15 cm Höhe aufweisen. Die Höhe erstreckt sich dabei vorzugsweise in Richtung senkrecht zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht. Versuche haben überraschenderweise ergeben, dass gerade bei größeren Hohlräumen von 25 cm Durchmesser oder mehr Wandungen mit einer Höhe von nur 5 cm bis 15 cm für bestimmte Anwendungsfälle ausreichen. Dadurch kann die Lastverteilungsschicht insgesamt relativ dünn ausgebildet werden. Entsprechend verringert sich der Materialeinsatz. Zugleich wird die Bauzeit verkürzt.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wabenstruktur perforierte Wandungen aufweist mit einer Perforierung von 0% bis 40% der gesamten Wandungsfläche. Die Perforierung, beispielsweise in Form von mit gleichen Abständen zueinander angeordneten Bohrungen oder anderen Öffnungen, ermöglicht eine Durchlässigkeit für Wasser und Feinkorn. 0% entspricht einer Ausführung ohne Perforierung.
  • Erfindungsgemäß kann die Wabenstruktur aus wellenförmig gebogenen Streifen gebildet sein, wobei die Streifen im Bereich von Wellenbergen und Wellentälern miteinander verbunden sind. Bei aufrechter Anordnung der Wandungen liegen die Wellenberge und -täler nicht oben und unten, sondern seitlich zueinander versetzt. Durch die beschriebenen Streifen lassen sich großflächige Wabenstrukturen schnell und einfach ausbilden.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Wabenstruktur aneinander angrenzende Zellen oder Hohlräume auf mit einer Fläche von 400 cm2 oder mehr. Die Fläche ist dabei vorzugsweise parallel zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht zu messen.
  • Erfindungsgemäß kann die Wabenstruktur aneinander angrenzende Zellen aufweisen, deren Wandungen mit Wandungen anderer und/oder derselben Zellen verbunden sind, wobei kraftschlüssige Verbindungen zwischen den Wandungen für eine Belastung von vorzugsweise etwa jeweils 1 kN ausgelegt sind. Derart belastbare Verbindungen verhindern wirksam ein Abtrennen der miteinander verbundenen Wandungen bzw. eine Fehlfunktion der Wabenstruktur insgesamt und zwar für die meisten Anwendungen.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wabenstruktur Wandungen aus HDPE oder anderen Polymerwerkstoffen aufweist. HDPE (High Density Polyethylene) ist ein langlebiger, hoch belastbarer und je nach Dicke flexibler Werkstoff. Die Wandungen können auch aus Vliesstoffen gebildet sein.
  • Die Wabenstruktur weist insbesondere Wandungen von 1 mm bis 3 mm Dicke auf. Vorzugsweise sind Wandungen mit einer Dicke von 1 mm bis 2 mm vorgesehen. Tendenziell sind die Wandungen um so dicker ausgebildet, je mehr Perforationen vorgesehen sind.
  • Die Tragelemente sind vorteilhafterweise Säulen mit 40 cm bis 80 cm Durchmesser und können beispielsweise aus Beton gegossen sein. Bevorzugt ist eine Rasteranordnung der Tragelemente mit einem Abstand von 1,50 m bis 3,50 m zueinander.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Ausgleichsschicht oder in derselben ein Vlies vorgesehen ist. Das Vlies ist vorzugsweise eine wasserdurchlässige Textillage, mit der beispielsweise eine Vermengung von Material oberhalb und unterhalb des Vlieses vermieden wird. Vorteilhafterweise ist ein Vlies unmittelbar unter der Lastverteilungsschicht angeordnet.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind zwei oder mehr Lastverteilungsschichten übereinander angeordnet, mit Abständen zueinander von vorzugsweise 0 cm bis 50 cm, wobei die Tragelemente bis an die untere Lastverteilungsschicht heran reichen können. Versuche haben ergeben, dass zwei Lastverteilungsschichten übereinander bessere Resultate liefern können als eine einzelne Lastverteilungsschicht mit derselben Gesamtdicke wie die beiden Lastverteilungsschichten. Erklärbar ist dieser Effekt durch die Verdichtung des Materials innerhalb der Lastverteilungsschicht. Das Material kann in zwei flachen Lastverteilungsschichten nacheinander besser verdichtet werden als in einer einzigen hohen Lastverteilungsschicht. Möglich ist auch die Anordnung von mehr als zwei Lastverteilungsschichten übereinander mit oder ohne Zwischenräumen.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen den Lastverteilungsschichten jeweils Ausgleichsschichten angeordnet sind, mit Dicken von vorzugsweise 0 cm bis 50 cm. Vorteilhafterweise befindet sich zwischen zwei Lastverteilungsschichten jeweils eine Ausgleichsschicht.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Ausgleichsschichten einen sich ändernden Dickenverlauf aufweisen. Eine untere Ausgleichsschicht zwischen Lastverteilungsschicht und Tragelementen gleicht Toleranzen beim Setzen der Tragelemente aus. Weitere Anpassungen an die geforderte genaue Höhe des Unterbaus sind durch eine sich ändernde Dicke einer weiteren Ausgleichsschicht zwischen zwei Lastverteilungsschichten möglich.
  • Vorteilhafterweise ist ein ggf. vorhandenes Vlies bei mehreren Lastverteilungsschichten zumindest unter der untersten Lastverteilungsschicht angeordnet. Es können aber auch unter weiteren oder unter allen Lastverteilungsschichten Vliese vorgesehen sein.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung des Unterbaus mit einem oder mehreren der voranstehend genannten Merkmale für
    • Straßendecken, Verkehrswege, Logistikflächen,
    • Deiche, Dämme,
    • Brücken und/oder
    • Hochbauten.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Unterbau,
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung eines Teils des Unterbaus,
    Fig. 3
    einen Querschnitt zu Fig. 2,
    Fig. 4
    eine perspektivische Darstellung des Unterbaus analog Fig. 2, aber mit jeweils drei Lastverteilungsschichten und Ausgleichsschichten,
    Fig. 5
    einen Querschnitt zu Fig. 4.
  • Ein nicht gezeigtes Bauwerk soll auf einem nicht tragfähigen Untergrund, nämlich einer Weichschicht 10 errichtet werden. Um das Bauwerk sicher errichten zu können ist ein spezieller Unterbau vorgesehen. Dieser weist hier säulenartige Tragelemente 11 und eine darüber angeordnete Lastverteilungsschicht 12 auf.
  • Die Tragelemente 11 sind hier als Betonsäulen ausgeführt, die aufrecht stehen und sich durch die gesamte Weichschicht 10 hindurcherstrecken bis in einen tragfähigen Untergrund 13 unterhalb der Weichschicht 10. Obere Enden der Tragelemente 11 ragen bis in eine Ausgleichsschicht 14 aus verdichtetem Sand hinein. Durch die Ausgleichsschicht 14 werden ggf. vorhandene Höhenunterschiede der Tragelemente ausgeglichen. Zugleich kann die Ausgleichsschicht 14 bei der Verteilung von Traglasten mitwirken.
  • Die Ausgleichsschicht 14 ist abgedeckt durch eine wasserdurchlässige Textillage, ein Vlies 15. Unmittelbar auf dem Vlies 15 ist die Lastverteilungsschicht 12 angeordnet, auf welcher beispielsweise eine Frostschutzschicht und eine Straßendecke liegen können (nicht gezeigt) oder ein Deichbauwerk.
  • Die Lastverteilungsschicht 12 weist vorzugsweise eine integrierte, dreidimensionale Wabenstruktur auf. Die Wabenstruktur ist mit verdichtetem Sand gefüllt. Auf der Lastverteilungsschicht 12 ruhende Lasten werden durch den Sand und die Wabenstruktur in die Tragelemente 11 eingeleitet.
  • Die dreidimensionale Wabenstruktur der Lastverteilungsschicht 12 besteht aus mäanderförmig angeordneten Kunststoffstreifen 16 mit aufrechten Wandungen. Durch die Mäanderform ergibt sich für jeden Kunststoffstreifen 16 der Eindruck eines nahezu sinusförmigen Verlaufs. Zueinander benachbarte Kunststoffstreifen 16 sind - im Sinne einer Sinuskurve - um 180° zueinander verschoben, sodass nach oben und nach unten offene Hohlräume 17 bzw. Waben entstehen.
  • Für die Montage der Wabenstruktur auf der Baustelle sind mehrere Kunststoffstreifen 16 vorab zu einer Wabeneinheit 18 miteinander verbunden. Auf der Baustelle werden dann mehrere Wabeneinheiten 18 im Bereich äußerer Bögen 19 und vorstehender Flossen 20 kraftschlüssig miteinander verbunden. Hierzu werden nicht gezeigte Verbindungsmittel verwendet, etwa mechanischer Art oder auch durch Kleben oder Schweißen. Die Flossen 20 sind gebildet durch miteinander verbundene Enden benachbarter Kunststoffstreifen 16.
  • In den Fig. 2 und 3 sind zur Vereinfachung die Weichschicht 10 und der tragfähige Untergrund 13 nicht eingezeichnet, auch nicht der in der Wabenstruktur vorhandene verdichtete Sand.
  • Die Höhe der Wabenstruktur und entsprechend auch der perforierten Kunststoffstreifen 16 und der Lastverteilungsschicht 12 beträgt etwa 5 cm bis 15 cm mit einem Durchmesser der einzelnen Hohlräume 17 bzw. Waben von mehr als 25 cm und/oder einer von den Hohlräumen 17 bedeckten Fläche von jeweils mehr als 400 cm2. Die Ausgleichsschicht 14 sollte so dünn wie möglich sein und weist eine Dicke von etwa 1 cm bis 20 cm auf. Im Idealfall ist keine Ausgleichsschicht vorgesehen.
  • Die Tragelemente 11 sind hier als Betonsäulen mit einem Durchmesser von etwa 40 cm bis 80 cm ausgebildet. Dabei weisen die einzelnen Säulen im Raster einen Abstand von etwa 2 m bis 3,50 m auf.
  • Die Verbindungen zwischen den benachbarten bzw. aufeinanderfolgenden Kunststoffstreifen 16 sind ausgelegt auf eine Zugkraft von etwa 1 kN. Als Material wird vorzugsweise HDPE mit einer Wandstärke von 1 mm bis 2 mm Dicke verwendet.
  • Eine Erweiterung des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Unterbaus zeigen die Fig. 4 und 5. Insgesamt sind drei Lastverteilungsschichten 12, 112, 212 und drei Ausgleichsschichten 14, 114, 214 vorgesehen, nämlich jeweils abwechselnd. Das Vlies 15 liegt zwischen der unteren Lastverteilungsschicht 12 und der unteren Ausgleichsschicht 14.
  • Die Tragelemente 11 erstrecken sich in die untere Ausgleichsschicht 14 hinein, wie dies auch in Fig. 1 gezeigt ist.
  • Die Ausgleichsschichten 14 sind hier in Längserstreckung des Bauwerks - Pfeil 21 - mit gleichbleibender Dicke ausgebildet. Möglich sind aber auch in Erstreckungsrichtung sich ändernde Dicken, insbesondere zum Ausgleich unterschiedlicher Höhen zwischen der Weichschicht 10 einerseits, siehe Fig. 1, und der geforderten Höhe des Bauwerks oberhalb der obersten Lastverteilungsschicht 212 andererseits.
  • Die Verwendung mehrerer, übereinander liegender Lastverteilungsschichten 12, 112, 212 ist besonders vorteilhaft, da innerhalb jeder Lastverteilungsschicht eine höhere Verdichtung des Materials erzielbar ist als bei einer einzigen relativ hohen Lastverteilungsschicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Weichschicht
    11
    Tragelemente
    12
    Lastverteilungsschicht
    13
    tragfähiger Untergrund
    14
    Ausgleichsschicht
    15
    Vlies
    16
    Kunststoffstreifen
    17
    Hohlräume
    18
    Wabeneinheiten
    19
    Bögen
    20
    Flossen
    21
    Pfeil
    112
    Lastverteilungsschicht
    114
    Ausgleichsschicht
    212
    Lastverteilungsschicht
    214
    Ausgleichsschicht

Claims (22)

  1. Unterbau für Bauwerke, mit einer Kombination aus pfahlartigen Tragelementen (11) und einer darüber angeordneten Lastverteilungsschicht (12) mit integrierter dreidimensionaler, matrixartiger Struktur oder Wabenstruktur, wobei unter der Lastverteilungsschicht (12) eine Ausgleichsschicht (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tragelemente (11) bis in die Ausgleichsschicht (14) hineinerstrecken und durch die Ausgleichsschicht (14) gegebenenfalls vorhandene Höhenunterschiede der Tragelemente (11) ausgeglichen werden, und wobei auf der Ausgleichsschicht (14) oder in derselben ein Vlies (15) vorgesehen ist.
  2. Unterbau nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen tragfähigen Untergrund (13) und eine nicht ausreichend tragfähige Weichschicht (10), wobei die Tragelemente (11) auf oder in dem Untergrund (13) stehen und sich durch die Weichschicht (10) bis an die Lastverteilungsschicht (12) erstrecken.
  3. Unterbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur überwiegend, insbesondere ausschließlich aufrechte Wandungen aufweist.
  4. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur überwiegend, insbesondere ausschließlich Wandungen aufweist, die senkrecht zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht (12) gerichtet sind.
  5. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (11) bis an die Lastverteilungsschicht (12) heranreichen können.
  6. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur Hohlräume (17) aufweist mit einem Durchmesser von jeweils 25 cm oder mehr.
  7. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur Wandungen (Kunststoffstreifen 16) und/oder Hohlräume (17) aufweist mit 5 cm bis 15 cm Höhe.
  8. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur perforierte Wandungen aufweist mit einer Perforierung von 0% bis 40% der gesamten Wandungsfläche.
  9. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur aus wellenförmig oder mäanderförmig gebogenen Streifen (Kunststoffstreifen 16) gebildet ist, wobei die Streifen im Bereich von Wellenbergen und Wellentälern oder Bögen miteinander verbunden sind.
  10. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur aneinander angrenzende Zellen oder Hohlräume aufweist mit einer Fläche von jeweils 400 cm2 oder mehr.
  11. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur einander angrenzende Zellen aufweist, deren Wandungen mit Wandungen anderer und/oder derselben Zellen verbunden sind, wobei die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen den Wandungen für eine Belastung von vorzugsweise etwa 1 kN ausgelegt sind.
  12. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur Wandungen aus HDPE, anderen Polymenrverkstoffen oder aus Vliesstoffen aufweist.
  13. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur Wandungen von 1 mm bis 3 mm Dicke aufweist, vorzugsweise 1 mm bis 2 mm Dicke.
  14. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (11) Säulen mit 40 cm bis 80 cm Durchmesser sind.
  15. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (11) aus Beton gegossen sind.
  16. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (11) mit einem Abstand von 1,50 m bis 3,50 m zueinander angeordnet sind.
  17. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (14) eine Dicke von 1cm bis 10cm aufweist.
  18. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (15) unmittelbar unter der Lastverteilungsschicht (12) angeordnet ist.
  19. Unterbau nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Lastverteilungsschichten (12, 112, 212) übereinander angeordnet sind, mit Abständen zueinander von vorzugsweise 0 cm bis 50 cm, wobei sich die Tragelemente (11) in die untere Lastverteilungsschicht (12) hineinerstrecken oder an die untere Lastverteilungsschicht heranreichen.
  20. Unterbau nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lastverteilungsschichten (12, 112, 212) jeweils Ausgleichsschichten (14, 114, 214) angeordnet sind, mit Dicken von vorzugsweise jeweils 0 cm bis 50 cm.
  21. Unterbau nach Anspruch 5 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Ausgleichsschichten (14, 114, 214) einen sich ändernden Dickenverlauf aufweisen.
  22. Verwendung des Unterbaus nach einem der voranstehenden Ansprüche als Unterbau für:
    - Straßendecken, Verkehrswege, Logistikflächen,
    - Deiche, Dämme,
    - Brücken und/oder
    - Hochbauten.
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