WO2023110260A1 - Bewehrung und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

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WO2023110260A1
WO2023110260A1 PCT/EP2022/081934 EP2022081934W WO2023110260A1 WO 2023110260 A1 WO2023110260 A1 WO 2023110260A1 EP 2022081934 W EP2022081934 W EP 2022081934W WO 2023110260 A1 WO2023110260 A1 WO 2023110260A1
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actuator
reinforcement element
cell
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PCT/EP2022/081934
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Raul Fuentes Gutierrez
Jan Derksen
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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Körperschaft Des Öffentlichen Rechts
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • 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
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions

Definitions

  • the invention relates to a reinforcement for reinforcing soil areas, subsoils, in particular subsoil and earth structures, comprising at least one reinforcement element, preferably a large number of reinforcement elements, in particular which intersect at an angle.
  • the invention also relates to a method for operating a reinforcement.
  • Reinforcements are well known in the art, for example from publication US 2020/0283983 A1. They serve to reinforce e.g. floor areas and thus improve mechanical properties in connection with the surrounding floor. Reinforcements are also used to improve the mechanical properties of substrates, e.g. those under buildings. Subsoils can be loosely poured, compacted or bound subsoils, e.g. in the sense of building ground. Reinforcements are also used for all types of earth structures, e.g. embankments, supporting structures, infrastructure and traffic routes, as foundation cushions, sinkhole protection, erosion protection, vertical load-bearing members, dams, cuts. Reinforcements designed according to the invention also count among the aforementioned reinforcements.
  • Such reinforcements are often designed as a lattice, in particular as a so-called geogrid, in which lattice cells are surrounded by cell webs that meet at crossing points at basically any angle.
  • the reinforcement elements in one direction can be spaced apart from one another and intersect several times with reinforcement elements in a different direction, thereby forming a grid.
  • Such cell webs form reinforcement elements or parts of reinforcement elements of the reinforcement within the meaning of the invention.
  • uniaxial or multiaxial, in particular biaxial or triaxial, reinforcement can be formed.
  • Reinforcement elements can, for example, each be designed as a strand of a material or material composite, e.g. fiber accumulations. Spaced strands crossing at angles can form lattices of the type discussed above.
  • Reinforcement can also include only a single strand of this type, in particular forming a so-called geo-strip.
  • Such strands can, for example, be arranged in a crossing manner in reinforcements according to the invention.
  • reinforcement elements can also be formed by the material that surrounds recesses in a reinforcement, in particular free, continuous recesses, without themselves being in the form of a strand.
  • reinforcements can be formed from several individual strands or from at least one flat reinforcement element, in particular one without grid cells or recesses. The invention also relates to all these possible embodiments of such reinforcements, in particular to multiaxial ones, which form a lattice.
  • reinforcements can be made from a wide variety of materials.
  • the reinforcement elements can be formed from metal or plastic, as well as from composite materials, e.g., from multi-layer polymer or fiber composites.
  • the invention can also make use of any materials, in particular the aforementioned use.
  • reinforcements are passive elements that are selected and installed depending on the requirements, whereby the original requirements must be carefully assessed. Deliberate oversizing often occurs, for example, to take aging processes into account or to ensure that the reinforcement cannot adequately meet requirements that cannot be sufficiently assessed.
  • reinforcements of a known type can age and lose their original properties or that the requirements for reinforcements can change over time, e.g. because the properties of the environment change, e.g. due to deformation or load changes. Sudden situation changes, such as earthquakes or heavy rainfall, can also lead to failure of static passive reinforcement or require a certain amount of deformation to be activated. It is not possible to react to changing situations with conventional passive static reinforcements.
  • the at least one reinforcement element of the reinforcement comprises at least one actuator with which a property of the reinforcement element can be changed, in particular can be changed at least temporarily.
  • a change in a property can result in an increase or decrease in a measure representing the property.
  • the at least one reinforcement element comprises a plurality of actuators which are arranged in sections.
  • sections with an encapsulated actuator and also sections without an actuator can be provided. In this way, a locally different change in a property can also be effected in a reinforcement element.
  • the invention preferably provides that several crossing reinforcement elements form a lattice with a large number of lattice cells, with at least one cell strut, preferably several cell struts of all cell struts, which delimit grid cells at least in regions, comprising/comprise at least one actuator, in particular with the one property the cell strut can be changed at least temporarily.
  • a cell strut does not necessarily have to extend in a straight line, which is not the case, for example, if a lattice cell surrounds a recess that is not angular.
  • Grid cells can thus form recesses of any shape, e.g. round, non-round, in particular polygonal, preferably triangular, square, pentagonal or hexagonal.
  • a cell strut is understood to be an arrangement of material, independent of the shape, which at least partially delimits, in particular surrounds, the recess of the lattice cell.
  • the recesses formed by grid cells are preferably hollow so that soil material can penetrate into the recesses, in particular penetrate them.
  • a reinforcement element in the formation of a lattice, can be understood to mean an element which extends through the reinforcement at least partially extending through and delimiting several different lattice cells. Cell struts can thus be sub-areas of reinforcement elements.
  • actuators can be arranged in different ways in the reinforcement. Provision can thus be made for an actuator to be arranged in the at least one reinforcement element, in particular in a cell strut.
  • the actuator can preferably be surrounded at least partially, preferably completely, by the material of the reinforcement element/the cell strut.
  • the actuator can be integrated in the middle of the cross section of a reinforcement element / cell strut.
  • an actuator is formed instead of at least one section of the at least one reinforcement element, in particular instead of a cell strut. Such an actuator thus interrupts a reinforcement element or a cell strut. Accordingly, adjacent separate areas of the same reinforcement element are connected by the actuator.
  • an actuator can be fastened outside the at least one reinforcement element, in particular a cell strut.
  • an actuator can preferably have two attachment points which are attached to the reinforcement element at a distance from one another.
  • An actuator can preferably be arranged at a distance from the reinforcement element.
  • the actuator and reinforcement element can be contact-free except for the attachment points.
  • an actuator can also be arranged in contact with the reinforcement element, in particular between its attachment points on the reinforcement element. Provision can preferably be made for an actuator to be oriented with an effective direction parallel to the direction in which the reinforcement element extends, in particular the cell strut.
  • the invention can also provide that an actuator is arranged between two reinforcement elements, preferably between two adjacent reinforcement elements, in particular cell struts. so can particularly good properties of the reinforcement are changed in directions deviating from a direction of a reinforcement element.
  • An actuator can also be attached to the reinforcement element on one side and to the environment in which the reinforcement element is embedded, in particular to an earth structure, on the other side. In this way, the actuator can act between the reinforcement element and the environment.
  • the invention can preferably provide that the at least one actuator can be used to change a large number of different possible properties of the at least one reinforcement element, in particular at least locally at the location of the actuator.
  • the outer dimension of the reinforcement element can be changed in at least one direction, preferably in several directions at the same time.
  • the changeable dimension can be, for example, a length or thickness or generally the cross-section of a section of the reinforcement element.
  • the shape preferably the direction of extent, in particular a curvature, can be changed with an actuator.
  • a reinforcement element can be more or less curved with the actuator, at least in certain areas.
  • the position of the reinforcement element can also be changed, in particular at least locally, relative to the environment.
  • the actuator can be used to create a spacing between the reinforcement element and the surrounding soil area.
  • an artificial gap can be formed in the floor area or a floor pressure can be generated.
  • Ground vibrations can thus be temporarily decoupled from foundations, for example, in the vicinity of which a reinforcement according to the invention is used. This can be advantageous, for example, in the event of sudden earthquakes.
  • An actuator can also be used, for example, to change the expansion and/or compression stiffness and strength of the reinforcement element and/or the environment or expansions, stresses or forces generated in or on it and/or the vibration damping.
  • Suitable actuators can be designed in different ways.
  • the invention can preferably provide that the at least one actuator is formed by a cylinder-piston unit.
  • a cylinder-piston unit Such a device can, for example, be operated pneumatically or hydraulically.
  • An actuator can also be designed as a linear motor, in particular an electric motor.
  • An actuator can also be implemented as a piezoelectric element or as a dielectric elastomer or systems based on magnetism.
  • an actuator can also be an element that can be inflated and/or deflated with a fluid, in particular a gas or a liquid.
  • This element can preferably be integrated into a reinforcement element or the reinforcement element itself forms the inflatable and/or deflatable element.
  • the reinforcement element can be hollow.
  • the at least one actuator can be supplied with energy and/or control signals, for example, through lines that run externally to the at least one reinforcement element or also in the at least one reinforcement element or also without contact.
  • the reinforcement element itself can also form the supply line.
  • a reinforcement element can also form at least one pole of an energy supply.
  • the invention can provide that the reinforcement according to the invention comprises a control unit with which an actuator can be controlled, in particular in order to carry out an actuator-specific action.
  • the activation can include the transmission of electrical energy or electrical signals or the transmission of fluids such as gas or liquid. Every actor is preferably connected to the control unit.
  • Such a connection can exist separately for each actuator to the control unit, or a common one for several actuators, in particular in the form of a bus connection, preferably via which several actuators can be individually addressed.
  • Each actuator can also be assigned its own control unit.
  • the reinforcement can preferably include at least one control unit and at least one sensor for measuring and detecting a state of the at least one reinforcement element and/or its surroundings, the control unit being set up to control the at least one actuator depending on the detected state.
  • a sensor can be provided, for example, for measuring vibrations, forces, strains, stresses, soil moisture, displacements, temperature, etc.
  • a sensor can be arranged in the vicinity of an actuator, but also remotely from an actuator.
  • a control unit can be a technical part of a reinforcement, but e.g. installed outside the floor area in which the at least one reinforcement element is installed.
  • the control unit can also be integrated in the reinforcement, in particular in a reinforcement element or in one of several actuators.
  • the at least one sensor can be used to measure the vibration of the environment, for example during earthquakes, and depending on this, a property of the at least one reinforcement element can be changed, preferably locally, in particular in at least one cell strut. Moisture penetration, for example, or any other state variable of interest can also be measured as a state.
  • the invention can provide for at least one actuator, preferably several actuators of the reinforcement, to be controlled at the same time as a function of the measured values of the at least one sensor.
  • each actuator is assigned its own sensor, in particular its own control unit. So it is possible to change the properties of each actuator locally at its location, independently of other actuators.
  • the invention opens up the possibility of changing the properties of a reinforcement with controlled actuators. In principle, such changes can be triggered manually. On the other hand, provision is preferably made for automatic activation of the at least one actuator as part of an automatic measurement of sensor measurement values.
  • control unit can be integrated into a control circuit in order to regulate a monitored state variable of the surrounding soil area and/or the reinforcement or at least one reinforcement element to a setpoint by changing at least one property using actuator control.
  • the invention can provide for using a reinforcement provided with actuators in different arrangements.
  • at least two such reinforcements can be arranged in parallel at a distance one above the other in the floor area, e.g. in each case in a horizontal orientation.
  • Different reinforcements can also use different actuators.
  • Reinforcements of this type can also be used at an angle to the horizontal plane, e.g. to protect against erosion on slopes.
  • FIG. 1 shows a reinforcement in a biaxial design, in which several reinforcement elements 1a are arranged at a distance from one another in a first direction and several reinforcement elements 1b are arranged at a distance from one another in a second direction.
  • the two directions are preferably perpendicular to each other.
  • a plan view is shown in the upper area and a side view is shown in the lower area of FIG.
  • the reinforcement elements 1a and 1b each form a strand of a selected material, eg metal or plastic or composite material or as a collection of fibres.
  • the reinforcement elements intersect several times and thereby form a lattice with lattice cells 2, each lattice cell 2 being bounded by cell webs 3.
  • Each cell web 3 is a portion of a reinforcement element 1a or 1b.
  • a reinforcement can also be formed from only one reinforcement element 1 and accordingly uniaxially or as a surface element.
  • Such reinforcements can be used in the ground/in the ground, e.g. under foundations or in their vicinity or for general reinforcement of ground areas, e.g. to increase the load-bearing capacity or reduce deformations, e.g. in the embankment area.
  • Such reinforcements can also be used in the subsoil under other structures, e.g. in foundations.
  • the material of the subsoil, in particular soil can also enter or pass through the lattice cells.
  • the invention is designed here in that at least one reinforcement element, here in the illustration, has a plurality of reinforcement elements 1a, in particular sections of these reinforcement elements 1a that form the cell webs 3, at least one actuator 4.
  • the reinforcement elements 1b can also include at least one actuator, but this is not visualized here.
  • a property of the reinforcement element 1a or cell web 3 comprising it can be changed.
  • the property can preferably be changed in a direction-related manner.
  • the actuators 4 can each have at least one or more distinct effective directions, which are visualized here in the illustration by the arrows in the actuators 4 .
  • Several types of actuators 4 can be distinguished here by way of example.
  • the actuators 4a are inserted between two separate, spaced-apart areas of the same reinforcement element 1a or cell web 3 and connect these two areas in a bridging manner. The actuators 4a thus replace an area of the reinforcement element 1a at the location where they are used.
  • the actuators 4b are arranged outside of a reinforcement element 1a or cell web 3, here at a distance from it, so that there is contact between the actuator 4b and the reinforcement element 1a or cell web 3 only at the spaced attachment points.
  • the actuators 4b span an area of a reinforcement element 1/1a or cell web 3.
  • the actuators 4c are also arranged on the outside of the reinforcement element 1/1a or cell web 3, but are in contact with it, e.g. molded on or only integrated in certain areas. In this exemplary embodiment, these actuators 4c have two directions of action that differ from one another.
  • the actuator 4d symbolizes an actuator type that acts between the reinforcement element 1a and the environment.
  • the actuator 4a is fastened to the reinforcement element 1a on one side and in the vicinity of the reinforcement element, e.g. an earth structure, on the other side.
  • actuator 4e In a reinforcement element 1a or cell web 3 fully integrated actuators are symbolized by the actuator 4e.
  • a property of the reinforcement element 1a/cell web 3 can be changed at least locally at the location of the actuator 4, in particular also in an area around the actuator 4 can, e.g. by exerting force with the actuator between its attachment points on the reinforcement element 1a or cell web 3.
  • FIG. 2 symbolically illustrates examples of possible actuators 4.
  • piezoelectric actuators 4.1 can be used. With these, linear movements as well as curvatures can be generated. Forces, for example, currently in the range of up to 100 kN are possible with such actuators.
  • dielectric elastomers 4.2. can form actuators with which curvatures can preferably be achieved.
  • Linear actuators 4.3 can preferably be used, e.g. in an electrical, magnetic, pneumatic or hydraulic design, e.g. for exerting force in the range of currently up to 1.5 kN.
  • the actuators 4.4 are elements that can be inflated and/or deflated by fluids, e.g. gases or liquids, which thereby change their external shape and/or dimensions.
  • the actuators 4.5 are magnetically and/or electromagnetically acting actuators.
  • actuators 4 shown here are suitable for bringing about a change in the properties of a reinforcement element by actuation if such a reinforcement element comprises an actuator.
  • a property of only the reinforcement element alone or a property in the interaction of reinforcement element and environment can be changed.
  • FIG. 3 shows the example of the use of an actuator 4.4 that can be inflated and/or deflated by a fluid.
  • This actuator preferably has an essentially omnidirectional effect.
  • the actuator 4.4 can be formed by a hose, which also forms the reinforcement element 1a and/or 1b at the same time. However, the actuator can also be additionally inserted into a reinforcement element.
  • the fluid can preferably also be supplied through a respective reinforcement element 1a, 1b.
  • FIG. 3 shows a state in which the reinforcement elements 1a, 1b are not inflated.
  • FIG. 3 shows an inflated one on the right Condition of the reinforcement elements 1 a, 1 b. It is clearly evident that the reinforcement elements 1a, 1b are significantly enlarged in cross-section and the grid cell 2 has been reduced in size as a result. It is thus possible to change a dimension property of the reinforcement. As a result, for example, a force can also be exerted on the surrounding soil.
  • FIG. 4 shows the possible application of an actuator with which a change in shape can take place essentially by curving the reinforcement elements 1a, 1b in a lattice-like reinforcement, e.g. by means of dielectric elastomers.
  • An actuator 4.2 comprising dielectric elastomers can preferably be integrated into a reinforcement element 1a, 1b, e.g. into a respective cell web. It is advantageous here that different directions of curvature of the grid bars can be achieved by different polarity of the operating voltage.
  • a shape property of the reinforcement elements 1a, 1b can be changed. For example, the free cross-section of the lattice cell 2 can be increased or decreased, or a ground pressure or opening in the area can be achieved.
  • FIG. 5 shows a specific example application for the reinforcement of the floor area under a foundation 5.
  • a reinforcement as a grid with crossing reinforcement elements 1 can be seen here under the foundation 5 in the floor area.
  • the reinforcement elements 1 are shown in the figure as a black line, with the actuator type being visualized by white symbols arranged therein.
  • Actuators attached to the reinforcement element 1 are represented by a double arrow, for example piezo actuators 4.1 or linear actuators 4.3.
  • a white dashed line visualizes actuators integrated into a reinforcement element 1, for example dielectric elastomers 4.2 or inflatable/deflatable actuators 4.4. In this way, changes can be made to a property, in particular to different properties of the reinforcement elements, in different ways.
  • FIG. 6 visualizes the implementation of a method according to the invention using a lattice-like reinforcement with crossing reinforcement elements 1a and 1b, which form lattice cells.
  • the visualized method is not limited to the type of reinforcement shown, but can in principle be carried out with any reinforcement according to the invention. For simplification, only a few reinforcement elements 1a, 1b and only one actuator 4 are shown here.
  • Essential to the method is the use of a sensor 6 with which state variables from the area surrounding the reinforcement can be measured, for example a measure of vibrations, for example in the event of an earthquake.
  • the sensor 6 can also be arranged directly on a reinforcement 1a, 1b.
  • the sensor readings are transmitted to a control unit 7 and recorded by it and, if necessary, evaluated. It is now preferably provided that the actuator 4 is controlled by the control unit 7 as a function of the sensor measurement values of the sensor 6 in order to bring about a change in a property at least in the reinforcement element comprising this actuator 4 . If there is feedback between the changed property and the sensor measurement value, in particular the sensor measures a property of the reinforcement element, a control loop can also be implemented, e.g. to regulate a desired property of the reinforcement element to a target value.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bewehrung zur Verstärkung von Bodenbereichen, Untergründen, insbesondere Baugrund, und Erdbauwerken, umfassend wenigstens ein Bewehrungselement (1), vorzugsweise eine Vielzahl von Bewehrungselementen (1), insbesondere die sich unter einem Winkel kreuzen, wobei das wenigstens eine Bewehrungselement (1) wenigstens einen Aktor (2) umfasst, mit dem eine Eigenschaft des Bewehrungselements (1) änderbar ist, insbesondere zumindest zeitweise änderbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Bauwerk auf einem Baugrund, insbesondere ein Erdbauwerk und ein Verfahren zum Betrieb einer Bewehrung.

Description

Bewehrung und Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Bewehrung zur Verstärkung von Bodenbereichen, Untergründen, insbesondere Baugrund und Erdbauwerken umfassend wenigstens ein Bewehrungselement, vorzugsweise eine Vielzahl von Bewehrungselementen, insbesondere die sich unter einem Winkel kreuzen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer Bewehrung.
Bewehrungen sind im Stand der Technik allgemein bekannt, z.B. aus der Publikation US 2020/0283983 A1 . Sie dienen zur Bewehrung z.B. von Bodenbereichen und damit der Verbesserung mechanischer Eigenschaften in Verbindung mit dem umgebenden Boden. Bewehrungen dienen auch zur Verbesserung von mechanischen Eigenschaften von Untergründen, z.B. solchen unter Bauwerken. Untergründe können lose geschüttete, verdichtete oder gebundene Untergründe sein, z.B. im Sinne von Baugrund. Bewehrungen werden auch für jegliche Art von Erdbauwerken eingesetzt, z.B. Böschungen, Stützkonstruktionen, Infrastruktur- und Verkehrswege, als Fundamentpolster, Erdfallsicherungen, Erosionsschutz, vertikale Tragglieder, Dämme, Einschnitte. Erfindungsgemäß ausgebildete Bewehrungen zählen ebenso zu den vorgenannten Bewehrungen.
Häufig sind solche Bewehrungen als Gitter, insbesondere als sogenanntes Geogrid, ausgebildet, bei dem Gitterzellen von Zellstegen umgeben sind, die sich unter grundsätzlich beliebigen Winkeln an Kreuzungspunkten treffen. Hierfür können die Bewehrungselemente einer Verlaufsrichtung zueinander beanstandet sein und sich mehrfach mit Bewehrungselementen einer anderen Verlaufsrichtung kreuzen und hierdurch ein Gitter bilden.
Solche Zellstege bilden Bewehrungselemente oder Teile von Bewehrungselementen der Bewehrung im Sinne der Erfindung.
Je nach Anordnung der Bewehrungselemente können uniaxiale oder mehraxiale, insbesondere bi- oder triaxiale Bewehrungen ausgebildet sein.
Bewehrungselemente können z.B. jeweils als ein Strang eines Materials oder Materialverbunds, z.B. Faseransammlungen ausgebildet sein. Beabstandete Stränge, die sich unter Winkeln kreuzen, können Gitter der obengenannten Art bilden.
Eine Bewehrung kann auch nur einen einzigen solchen Strang umfassen, insbesondere einen sogenannten geo-strip ausbilden.
Solche Stränge können in erfindungsgemäßen Bewehrungen z.B. kreuzend angeordnet sein. Bewehrungselemente können aber auch durch das Material ausgebildet sein, das in einer Bewehrung Ausnehmungen, insbesondere freie, durchgängige Ausnehmungen umgibt, ohne selbst strangförmig zu sein. Außerdem können Bewehrungen aus mehreren einzelnen Strängen oder aus wenigstens einem flächigen Bewehrungselement ausgebildet sein, insbesondere einem ohne Gitterzellen oder Ausnehmungen. Die Erfindung bezieht sich auch auf alle diese möglichen Ausführungen solcher genannten Bewehrungen, insbesondere auf mehraxiale, welche ein Gitter ausbilden.
Es ist weiterhin bekannt, dass solche Bewehrungen aus verschiedensten Materialien ausgebildet werden können. Z.B. können die Bewehrungselemente aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein, ebenso aus Verbundmatenalien, z.B. aus Multilagen-Polymer oder Faserverbünden. Auch die Erfindung kann von jeglichen Materialien, insbesondere den vorgenannten Gebrauch machen.
Nach bisherigem Stand der Technik sind Bewehrungen passive Elemente, die je nach Anforderung ausgesucht und verbaut werden, wobei die ursprünglichen Anforderungen genau abgeschätzt werden müssen. Häufig erfolgt eine bewusste Überdimensionierung, um z.B. Alterungsprozesse zu berücksichtigen oder auch um sicherzustellen, dass nicht genügend einschätzbare Anforderungen von der Bewehrung ausreichend bedient werden können.
Als problematisch wird eingeschätzt, dass Bewehrungen bekannter Art altem können und Ihre ursprünglichen Eigenschaften verlieren können oder dass sich Anforderungen an Bewehrungen mit der zeit ändern können, z.B. weil sich die Eigenschaften der Umgebung ändern, beispielsweise durch Deformation oder Laständerung. Plötzliche Situationsänderungen, wie z.B. bei Erdbeben oder bei starken Regenfällen können ebenso zu einem Versagen von statischen passiven Bewehrungen führen oder bedürfen zunächst ein gewisses Maß an Deformation um aktiviert zu werden. Mit passiven statischen Bewehrungen herkömmlicher Art kann auf sich ändernde Situation nicht reagiert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Bewehrung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der aktiv auf Veränderungen in der Bewehrung und/oder in der Umgebung, in welcher diese verbaut ist, reagiert werden. Es ist weiterhin eine Aufgabe, die Eigenschaften einer Bewehrung variabel zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das wenigstens eine Bewehrungselement der Bewehrung wenigstens einen Aktor umfasst, mit dem eine Eigenschaft des Bewehrungselements änderbar ist, insbesondere zumindest zeitweise änderbar ist. Die Änderung einer Eigenschaft kann eine Vergrößerung oder auch eine Verkleinerung eines die Eigenschaft repräsentierenden Maßes bewirken.
Es besteht so erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass in einem Verfahren zum Betrieb einer Bewehrung mittels wenigstens eines Aktors eine Eigenschaft wenigstens eines Bewehrungselements der Bewehrung, insbesondere zumindest lokal, geändert wird.
Gegenüber passiven Bewehrungen des Standes der Technik kann somit bei der Erfindung aktiv auf Änderungen bei der Bewehrung und/oder auch in der Umgebung, in welcher diese verbaut ist, reagiert werden. Dies schließt auch die Möglichkeit ein, auf plötzliche Ereignisse, wie z.B. ein Erdbeben reagieren zu können, wo das Reagieren bedeutet, dass eine Eigenschaft des wenigstens einen Bewehrungselementes mit Hilfe des wenigstens einen Aktors geändert wird.
Es kann dabei bevorzugt vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Bewehrungselement mehrere Aktoren umfasst, die abschnittsweise angeordnet sind. So können bei einem Bewehrungselement Abschnitte mit umfasstem Aktor und auch Abschnitte ohne Aktor vorgesehen sein. Es kann so auch bei einem Bewehrungselement lokal unterschiedliche eine Änderung einer Eigenschaft bewirkt werden.
Vorzugsweise sieht die Erfindung vor, dass mehrere sich kreuzende Bewehrungselemente ein Gitter mit einer Vielzahl von Gitterzellen ausbilden, wobei wenigstens eine Zellstrebe, vorzugsweise mehrere Zellstreben von allen Zellstreben, welche Gitterzellen zumindest bereichsweise begrenzen, wenigstens einen Aktor umfasst/umfassen, insbesondere mit dem eine Eigenschaft der Zellstrebe zumindest zeitweise änderbar ist. Eine Zellstrebe muss dabei nicht zwingend eine geradlinige Erstreckung aufweisen, was z.B. nicht der Fall ist, wenn eine Gitterzelle eine nicht eckige Ausnehmung umgibt. Gitterzellen können somit Ausnehmungen von beliebiger Form bilden, z.B. rund, nicht rund, insbesondere mehreckig, vorzugsweise dreieckig, viereckig, fünfeckig oder sechseckig.
Im Sinne der Erfindung wird unter einer Zellstrebe eine Anordnung von Material unabhängig von der Formgestalt verstanden, welches die Ausnehmung der Gitterzelle zumindest bereichsweise begrenzt, insbesondere umgibt. Die durch Gitterzellen gebildeten Ausnehmungen sind vorzugsweise hohl, damit Bodenmaterial in die Ausnehmungen eindringen, insbesondere diese durchdringen kann.
In der Ausbildung eines Gitters kann unter einem Bewehrungselement ein solches Element verstanden werden, welche sich durch die Bewehrung zumindest teilweise hindurcherstreckt und mehrere verschiedenen Gitterzellen begrenzt. Zellstreben können somit Teilbereiche von Bewehrungselementen sein.
Aktoren können gemäß der Erfindung auf unterschiedliche Arten in der Bewehrung angeordnet sein. So kann vorgesehen sein, dass ein Aktor in dem wenigstens einen Bewehrungselement, insbesondere in einer Zellstrebe angeordnet ist. In diesem Fall kann vorzugsweise der Aktor von Material des Bewehrungselementes / der Zellstrebe zumindest teilweise, vorzugsweise ganz umgeben sein. Z.B. kann der Aktor mittig in den Querschnitt eines Bewehrungselementes / einer Zellstrebe integriert sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass ein Aktor anstelle zumindest eines Teilabschnitts des wenigstens einen Bewehrungselements, insbesondere anstelle einer Zellstrebe ausgebildet ist. Ein solcher Aktor unterbricht somit ein Bewehrungselement oder eine Zellstrebe. Durch den Aktor werden demnach benachbarte getrennte Bereiche desselben Bewehrungselements verbunden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Aktor ausserhalb des wenigstens einen Bewehrungselements, insbesondere einer Zellstrebe befestigt ist. Ein Aktor kann dabei vorzugsweise zwei Befestigungsstellen aufweisen, die am Bewehrungselement beabstandet befestigt sind. Vorzugsweise kann ein Aktor mit einem Abstand zum Bewehrungselement zu diesem angeordnet sein. In diesem Fall können Aktor und Bewehrungselement bis auf die Befestigungsstellen kontaktfrei sein. Ein Aktor kann aber auch kontaktierend zum Bewehrungselement angeordnet sein, insbesondere zwischen seinen Befestigungsstellen am Bewehrungselement. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass ein Aktor mit einer Wirkrichtung parallel zur Erstreckungsrichtung des Bewehrungselements, insbesondere der Zellstrebe orientiert ist.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass ein Aktor zwischen zwei Bewehrungselementen, vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Bewehrungselementen, insbesondere Zellstreben, angeordnet ist. So können besonders gut Eigenschaften der Bewehrung in Richtungen abweichend von einer Verlaufsrichtung eines Bewehrungselements geändert werden.
Ein Aktor kann auch an einer Seite am Bewehrungselement befestigt sein und mit einer andere Seite an der Umgebung, in der das Bewehrungselement eingebettet ist, insbesondere an einem Erdbauwerk. So kann der Aktor zwischen Bewehrungselement und Umgebung wirken.
Die Erfindung kann vorzugsweise vorsehen, dass mit dem wenigstens einen Aktor eine Vielzahl verschiedener möglicher Eigenschaften des wenigstens einen Bewehrungselements, insbesondere zumindest lokal am Ort des Aktors, änderbar ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die äußere Abmessung des Bewehrungselementes in wenigstens einer Richtung, vorzugsweise gleichzeitig in mehreren Richtungen änderbar ist. Die änderbare Abmessung kann z.B. eine Länge oder Dicke oder allgemein der Querschnitt eines Teilabschnitts des Bewehrungselements sein.
Ebenso kann mit einem Aktor die Form, vorzugsweise die Erstreckungsrichtung, insbesondere eine Krümmung geändert werden. Z.B. kann ein Bewehrungselement in mit dem Aktor stärker oder weniger gekrümmt werden, zumindest bereichsweise.
Mit einem Aktor kann beispielsweise auch die Lage des Bewehrungselements, insbesondere zumindest lokal, relativ zur Umgebung geändert werden. Z.B. kann mit dem Aktor eine Beabstandung zwischen dem Bewehrungselement und dem umgebenden Bodenbereich erzeugt werden. Insbesondere kann so eine künstliche Spaltbildung im Bodenbereich bewirkt werden oder eine Bodenpressung erzeugt werden. Bodenschwingungen können so z.B. zeitweise von Fundamenten entkoppelt werden, in deren Umgebung eine erfindungsgemäße Bewehrung eingesetzt ist. Dies kann z.B. bei plötzlich auftretenden Erdbeben vorteilhaft sein. Mit einem Aktor können beispielsweise auch die Dehn- und/oder Kompressionssteifigkeit und -festigkeit des Bewehrungselementes und/oder der Umgebung oder in oder an diesem erzeugte Dehnungen, Spannungen oder Kräfte und/oder die Schwingungsdämpfung geändert werden.
Geeignete Aktoren können auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Z.B. kann die Erfindung vorzugsweise vorsehen, dass der wenigstens eine Aktor ausgebildet ist durch ein Zylinder-Kolben-Aggregat. Ein solches kann z.B. pneumatisch oder hydraulisch betrieben sein. Ein Aktor kann auch als Linearmotor, insbesondere elektrischer Art ausgeführt sein. Ein Aktor kann auch als ein piezoelektrisches Element oder als ein dielektrisches Elastomer oder auf Magnetismus beruhende Systeme ausgeführt sein.
In einer möglichen Ausführung kann ein Aktor auch ein mit einem Fluid, insbesondere einem Gas oder einer Flüssigkeit, inflatierbares und/oder deflatierbares Element sein. Dieses Element kann vorzugsweise in ein Bewehrungselement integriert sein oder das Bewehrungselement selbst bildet das inflatierbare und/oder deflatierbare Element. Zu diesem Zweck kann das Bewehrungselement hohl ausgeführt sein.
Die Versorgung des wenigstens einen Aktors z.B. mit Energie und/oder Steuersignalen kann durch Leitungen erfolgen, die extern zu dem wenigstens einen Bewehrungselement verlaufen oder auch in dem wenigstens einen Bewehrungselement oder auch kontaktlos. Besonders im Fall einer hohlen Ausbildung von wenigstens einem fluidführenden Bewehrungselement kann das Bewehrungselement selbst auch die Zuleitung bilden. Ein Bewehrungselement kann auch zumindest einen Pol einer Energieversorgung bilden.
Allgemein kann die Erfindung vorsehen, dass die erfindungsgemäße Bewehrung eine Steuereinheit umfasst, mit welcher ein Aktor ansteuerbar ist, insbesondere um eine aktorspezifische Aktion auszuführen. Die Ansteuerung kann die Übertragung von elektrischer Energie oder elektrischer Signale umfassen oder die Übertragung von Fluiden, wie z.B. Gas oder Flüssigkeit. Jeder Aktor ist vorzugsweise mit der Steuereinheit verbunden. Eine solche Verbindung kann für jeden Aktor separat zur Steuereinheit vorliegen oder auch für mehrere Aktoren eine gemeinsame, insbesondere in der Art einer Bus-Verbindung, vorzugsweise über welche mehrere Aktoren individuell adressierbar sind. Es kann auch jedem Aktor eine eigene Steuereinheit zugeordnet sein.
Die Bewehrung kann vorzugsweise wenigstens eine Steuereinheit und wenigstens einen Sensor umfassen zur Messung und Erfassung eines Zustands des wenigstens einen Bewehrungselements und/oder dessen Umgebung, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, in Abhängigkeit des erfassten Zustands, den wenigstens einen Aktor anzusteuern. Ein Sensor kann z.B. vorgesehen sein zum Messen von Schwingungen, Kräften, Dehnungen, Spannungen, Bodenfeuchte, Verschiebungen, Temperatur etc. Ein Sensor kann in der Nähe eines Aktors, an einem Aktor aber auch entfernt dazu angeordnet sein.
Eine Steuereinheit kann technischer Bestandteil einer Bewehrung sein, aber z.B. ausserhalb des Bodenbereichs installiert sein, in dem das wenigstens eine Bewehrungselement verbaut ist. Die Steuereinheit kann auch in der Bewehrung, insbesondere in einem Bewehrungselement oder einem von mehreren Aktoren integriert sein.
Z.B. kann mit dem wenigstens einen Sensor als Zustand die Schwingung der Umgebung, beispielsweise bei Erdbeben gemessen werden und in Abhängigkeit hiervon eine Eigenschaft des wenigstens einen Bewehrungselements, vorzugsweise lokal geändert werden insbesondere in wenigstens einer Zellstrebe. Als Zustand kann z.B. auch eine Durchfeuchtung gemessen werden oder jegliche andere interessierende Zustandsgröße.
Die Erfindung kann vorsehen in Abhängigkeit der Messerwerte des wenigstens einen Sensors wenigstens einen, vorzugsweise gleichzeitig mehrere Aktoren der Bewehrung anzusteuern. Es kann aber auch vorgesehen sein, jedem Aktor ein eigener Sensor, insbesondere auch eine eigene Steuereinheit zugeordnet ist. So besteht die Möglichkeit für jeden Aktor lokal an dessen Ort unabhängig von anderen Aktoren eine Eigenschaftsänderung vorzunehmen.
Die Erfindung erschließt die Möglichkeit mit angesteuerten Aktoren Eigenschaften einer Bewehrung zu ändern. Solche Änderungen können grundsätzlich manuell ausgelöst sein. Vorzugsweise ist hingegen vorgesehen im Rahmen einer automatischen Messung von Sensormesswerten eine automatische Ansteuerung des wenigstens einen Aktor vorzunehmen.
Z.B. kann die Steuereinheit in einen Regelkreis eingebunden sein, um eine überwachte Zustandsgröße des umgebenden Bodenbereichs und/oder der Bewehrung bzw. wenigstens eines Bewehrungselements durch Änderung wenigstens einer Eigenschaft mittels Aktoransteuerung auf einen Sollwert zu regeln.
Die Erfindung kann vorsehen, eine mit Aktoren versehene Bewehrung in unterschiedlichen Anordnungen zu verwenden. Z.B. können wenigstens zwei solcher Bewehrungen parallel mit Abstand übereinander im Bodenbereich angeordnet sein, z.B. in jeweils horizontaler Ausrichtung. Verschiedene Bewehrungen können auch unterschiedliche Aktoren einsetzen. Bewehrungen dieser Art können auch in einem Winkel zur Horizontalebene eingesetzt werden, z.B. als Erosionsschutz bei Böschungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
Die Figur 1 zeigt eine Bewehrung in biaxialer Ausführung, bei welcher mehrere Bewehrungselemente 1a mit Abstand zueinander in einer ersten Richtung verlaufend angeordnet sind und mehrere Bewehrungselemente 1 b mit Abstand zueinander in einer zweiten Richtung verlaufend angeordnet sind. Die beiden Richtungen sind vorzugsweise senkrecht zueinander. Im oberen Bereich ist eine Aufsicht und im unteren Bereich der Figur 1 eine Seitenansicht dargestellt. Die Bewehrungselement 1a und 1 b bilden jeweils einen Strang aus einem gewählten Material, z.B. Metall oder Kunststoff oder Verbundmaterial oder als Faseransammlung.
Die Bewehrungselemente kreuzen sich mehrfach und bilden hierdurch ein Gitter mit Gitterzellen 2, wobei jede Gitterzelle 2 von Zellstegen 3 umgrenzt ist. Jeder Zellsteg 3 ist ein Teilbereich eines Bewehrungselements 1a oder 1 b.
Alternativ, aber nicht gezeigt, kann eine Bewehrung auch nur aus einem Bewehrungselement 1 und demnach uniaxial oder als Flächenelement ausgebildet sein.
Solche Bewehrungen können im Boden/im Erdreich eingesetzt werden, z.B. unter Fundamenten oder in deren Umgebung oder zur allgemeinen Befestigung von Bodenbereichen, z.B. zur Erhöhung der Tragfähigkeit oder Reduzierung von Verformungen, z.B. im Böschungsbereich. Solche Bewehrungen können auch in Untergründen unter sonstigen Bauwerken, z.B. in Fundamenten eingesetzt werden. Bei gitterartigen Bewehrungen kann das Material des Baugrunds, insbesondere Erdreich, auch in die Gitterzellen eintreten bzw. durch diese hindurchtreten.
Die Erfindung ist hier dadurch ausgebildet, dass wenigstens ein Bewehrungselement hier in der Darstellung mehrere Bewehrungselemente 1a, insbesondere die Zellstege 3 bildenden Abschnitte von diesen Bewehrungselementen 1a wenigstens einen Aktor 4 aufweisen. Auch die Bewehrungselemente 1b können wenigstens einen Aktor umfassen, dies ist hier aber nicht visualisiert.
Mittels eines solchen Aktors 4 kann eine Eigenschaft des diesen umfassenden Bewehrungselements 1a bzw. Zellstegs 3 geändert werden. Die Änderung der Eigenschaft kann vorzugsweise richtungsbezogen erfolgen. Um dies zu realisieren können die Aktoren 4 jeweils wenigstens eine oder auch mehrere ausgeprägte Wirkrichtungen aufweisen, die hier in der Darstellung durch die Pfeile in den Aktoren 4 visualisiert sind. Dabei können hier beispielhaft mehrere Arten von Aktoren 4 unterschieden werden. Die Aktoren 4a sind zwischen zwei getrennten beabstandeten Bereichen desselben Bewehrungselements 1a bzw. Zellstegs 3 eingesetzt und verbinden diese beiden Bereiche überbrückend. Die Aktoren 4a ersetzt somit am Ort ihres Einsatzes einen Bereich des Bewehrungselementes 1a.
Die Aktoren 4b sind ausserhalb von einem Bewehrungselement 1a bzw. Zellsteg 3 angeordnet, hier mit einem Abstand zu diesem, so dass ein Kontakt des Aktors 4b zum Bewehrungselement 1a bzw. Zellsteg 3 nur an den beabstandeten Befestigungsstellen gegeben ist. Die Aktoren 4b Überspannen hierbei einen Bereich eines Bewehrungselements 1/1 a bzw. Zellsteg 3.
Die Aktoren 4c sind ebenfalls außen vom Bewehrungselement 1/1 a bzw. Zellsteg 3 angeordnet, aber mit Kontakt zu diesem, z.B. angeformt oder nur bereichsweise integriert. Diese Aktoren 4c haben in diesem Ausführungsbeispiel zwei zueinander verschiedene Wirkrichtungen.
Der Aktor 4d symbolisiert eine Aktorart, die zwischen dem Bewehrungselement 1a und der Umgebung wirkt. Der Aktor 4a ist zu einer Seite am Bewehrungselement 1a befestigt und an seiner anderen Seite in der Umgebung des Bewehrungselements, z.B. einem Erdbauwerk.
In einem Bewehrungselement 1a bzw. Zellsteg 3 vollständig integrierte Aktoren werden durch den Aktor 4e symbolisiert.
Der Einsatz der hier beschriebenen Aktoren 4 ist nicht auf die Bewehrung gemäß der konkreten Darstellung der Figur 1 beschränkt, sondern diese Arten der Aktoren 4 können grundsätzlich bei jeder erfindungsgemäß möglichen Bewehrung in / an einem Bewehrungselement vorgesehen sein.
Es ist ersichtlich, dass mittels der Aktoren 4 eine Eigenschaft des Bewehrungselements 1a / Zellstegs 3 zumindest lokal am Ort des Aktors 4, insbesondere auch in einer Umgebung um den Aktor 4 herum geändert werden kann, z.B. durch eine Kraftausübung mit dem Aktor zwischen dessen Befestigungspunkten am Bewehrungselement 1a bzw. Zellsteg 3.
Die Figur 2 verdeutlicht symbolisch Beispiele möglicher Aktoren 4. Z.B. können piezoelektrische Aktoren 4.1 eingesetzt werden. Mit diesen können Linearbewegungen ebenso wie Krümmungen erzeugt werden. Kräfte z.B. im Bereich derzeit bis zu 100 kN sind mit solchen Aktoren möglich. Auch dielektrische Elastomere 4.2. können Aktoren bilden, mit denen vorzugsweise Krümmungen erzielt werden können. Linearaktoren 4.3 können vorzugsweise zum Einsatz kommen, z.B. in elektrischer, magnetischer, pneumatischer oder auch hydraulischer Ausführung, z.B. zur Kraftausübung im Bereich von derzeit bis 1.5 kN. Die Aktoren 4.4 sind durch Fluide, z.B. Gase oder Flüssigkeiten inflatierbare und/oder deflatierbare Elemente, die hierdurch Ihre äußere Form und/oder Abmessungen ändern. Die Aktoren 4.5 sind magnetisch und /oder elektromagnetisch wirkende Aktoren.
Alle hier gezeigten Aktoren 4, aber auch nicht gezeigte Arten von Aktoren sind geeignet, um durch Betätigung eine Eigenschaftsänderung eines Bewehrungselements zu bewirken, wenn ein solches Bewehrungselement einen Aktor umfasst. Es kann dabei eine Eigenschaft nur des Bewehrungselements alleine oder eine Eigenschaft in der Zusammenwirkung von Bewehrungselement und Umgebung geändert werden.
Die Figur 3 zeigt das Beispiel des Einsatzes eines durch ein Fluid inflatierbaren und/oder deflatierbaren Aktors 4.4. Dieser Aktor hat vorzugsweise eine im Wesentlichen omnidirektionale Wirkung. Der Aktor 4.4 kann durch einen Schlauch ausgebildet sein, der auch gleichzeitig das Bewehrungselement 1a und/oder 1 b bildet. Der Aktor kann aber auch zusätzlich in ein Bewehrungselement eingesetzt sein. Hier kann die Fluidzuführung vorzugsweise auch durch ein jeweilige Bewehrungselement 1a, 1 b hindurch erfolgen.
Die Figur 3 zeigt mittig einen Zustand, in welchem die Bewehrungselemente 1a, 1 b nicht inflatiert sind. Demgegenüber zeigt die Figur 3 rechts einen inflatierten Zustand der Bewehrungselemente 1 a, 1 b. Es zeigt sich deutlich, dass die Bewehrungselemente 1 a, 1 b im Querschnitt signifikant vergrößert sind und hierdurch die Gitterzelle 2 verkleinert wurde. Es besteht so die Möglichkeit eine Abmessungseigenschaft der Bewehrung zu ändern. Hierdurch kann z.B. auch eine Kraft auf das umgebende Erdreich ausgeübt werden.
Die Figur 4 zeigt die mögliche Anwendung eines Aktors, mit dem eine Formänderung, im Wesentlichen durch Krümmung der Bewehrungselemente 1 a, 1 b in einer gitterartigen Bewehrung erfolgen kann, z.B. mittels dielektrischer Elastomere. Ein Aktor 4.2 umfassend dielektrische Elastomere kann vorzugsweise in ein Bewehrungselement 1 a, 1 b integriert sein, z.B. in einen jeweiligen Zellsteg. Hier ist vorteilhaft, dass durch unterschiedliche Polarität der Betriebsspannung unterschiedliche Krümmungsrichtungen der Gitterstege erzielt werden können. So kann auch hier eine Formeigenschaft der Bewehrungselemente 1 a, 1 b geändert werden. Z.B. kann konkret der freie Querschnitt der Gitterzelle 2 vergrößert aber auch verkleinert werden oder eine Bodenpressung oder -Öffnung in der Umgebung erzielt werden.
Figur 5 zeigt eine konkrete Beispielanwendung zur Bewehrung des Bodenbereichs unter einem Fundament 5. Erkennbar ist hier unter dem Fundament 5 im Bodenbereich eine Bewehrung als Gitter mit sich kreuzenden Bewehrungselementen 1. Dieses Beispiel visualisiert die Anwendung verschiedenartiger Aktoren. Die Bewehrungselemente 1 sind in der Figur in schwarzer Linie ausgeführt, wobei durch darin angeordnete weiße Symbole die Aktorart visualisiert wird. Durch einen Doppelpfeil sind an das Bewehrungselement 1 angefügte Aktoren dargestellt, z.B. Piezoaktoren 4.1 oder Linearaktoren 4.3 Durch eine weiße gestrichelte Linie werden z.B. in ein Bewehrungselement 1 integrierte Aktoren visualisiert, z.B. dielektrische Elastomere 4.2 oder inflatierbare / deflatierbare Aktoren 4.4. Es können so auf unterschiedliche Weise Änderungen an einer Eigenschaft, insbesondere auch an verschiedenen Eigenschaften der Bewehrungselemente vorgenommen werden. Z.B. kann der Boden unter einem Fundament 5 eines Gebäudes bei einem Erdbeben stabilisiert werden. Die Figur 6 visualisiert die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz einer gitterförmigen Bewehrung mit sich kreuzenden Bewehrungselementen 1a und 1 b, die Gitterzellen bilden. Das visualisierte Verfahren ist nicht auf die gezeigte Art der Bewehrung beschränkt, sondern kann grundsätzlich mit jeder erfindungsgemäßen Bewehrung durchgeführt werden. Zur Vereinfachung sind hier nur wenige Bewehrungselemente 1a, 1 b und nur ein Aktor 4 dargestellt. Wesentlich für das Verfahren ist der Einsatz eines Sensors 6, mit dem Zustandsgrößen aus der Umgebung der Bewehrung gemessen werden können, z.B. ein Maß für Schwingungen, beispielsweise bei einem Erdbeben. Der Sensor 6 kann auch direkt an einer Bewehrungla, 1 b angeordnet sein.
Die Sensormesswerte werden an eine Steuereinheit 7 übertragen und von dieser erfasst und ggfs. ausgewertet. Es ist nun vorzugsweise vorgesehen, dass der Aktor 4 von der Steuereinheit 7 in Abhängigkeit der Sensormesswerte des Sensors 6 angesteuert wird, um eine Änderung einer Eigenschaft zumindest bei dem diesen Aktor 4 umfassenden Bewehrungselement zu bewirken. Sofern eine Rückkopplung zwischen der geänderten Eigenschaft und dem Sensormesswert besteht, insbesondere der Sensor eine Eigenschaft des Bewehrungselementes misst, kann auch ein Regelkreis realisiert werden, z.B. um eine gewünschte Eigenschaft des Bewehrungselementes auf einen Sollwert zu regeln.

Claims

Patentansprüche Bewehrung zur Verstärkung von Bodenbereichen, Untergründen, insbesondere Baugrund, und Erdbauwerken, umfassend wenigstens ein Bewehrungselement (1 ), vorzugsweise eine Vielzahl von Bewehrungselementen (1 ), insbesondere die sich unter einem Winkel kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bewehrungselement (1 ) wenigstens einen Aktor (2) umfasst, mit dem eine Eigenschaft des Bewehrungselements (1 ) änderbar ist, insbesondere zumindest zeitweise änderbar ist. Bewehrung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bewehrungselement (1 ) mehrere Aktoren (4) umfasst, die abschnittsweise angeordnet sind. Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sich kreuzende Bewehrungselemente (1 ) ein Gitter mit einer Vielzahl von Gitterzellen (2) ausbilden, wobei wenigstens eine Zellstrebe (3), vorzugsweise mehrere Zellstreben (3) von allen Zellstreben (3), welche Gitterzellen (2) begrenzen, wenigstens einen Aktor (4) umfasst/umfassen, insbesondere mit dem eine Eigenschaft der Zellstrebe (3) zumindest zeitweise änderbar ist. Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement (1 ) flächig ohne Gitterzellen (2) ausbildet ist, insbesondere als Gelege oder Gewebe. Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktor (4) a. in dem wenigstens einen Bewehrungselement (1 ), insbesondere in einer Zellstrebe (3) angeordnet ist, oder b. anstelle zumindest eines Teilabschnitts des wenigstens einen Bewehrungselements (1 ), insbesondere anstelle einer Zellstrebe (3) ausgebildet ist, insbesondere durch den Aktor (4) benachbarte getrennte Bereiche desselben Bewehrungselements (1 ) verbunden sind, oder c. ausserhalb des wenigstens einen Bewehrungselements (1 ) an diesem, insbesondere an einer Zellstrebe (3) befestigt ist, vorzugsweise mit einem Abstand oder kontaktierend, insbesondere mit einer Wirkrichtung parallel zur Erstreckungsrichtung des Bewehrungselements (1 ), insbesondere der Zellstrebe (3), oder d. zwischen benachbarten Bewehrungselementen (1 ), insbesondere Zellstreben (3) angeordnet ist e. zwischen einem Bewehrungselement und der Umgebung, insbesondere einem Erdbauwerk, in die das Bewehrungselement eingebettet ist. Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen Aktor (4) wenigstens eine der folgenden Eigenschaften des wenigstens einen Bewehrungselements (1 ) änderbar ist, insbesondere zumindest lokal am Ort des Aktors (4): a. die äußere Abmessung in wenigstens einer Richtung, und/oder b. die Form und Rauheit, vorzugsweise die Erstreckungsrichtung, insbesondere eine Krümmung, und/oder c. die Lage relativ zur Umgebung, und/oder 17 d. die Steifigkeit, insbesondere die Dehn- und Kompressionssteifigkeit, und/oder e. die Festigkeit, und/oder f. erzeugte Spannungen oder Kräfte, und/oder g. die Schwingungsdämpfung, und/oder Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktor (4) ausgebildet ist durch a. ein Zylinder-Kolben-Aggregat, insbesondere pneumatisch oder hydraulisch betrieben, oder b. einen Linearmotor, oder c. ein piezoelektrisches Element, oder d. magnetisches oder elektro-magnetisches Element, oder e. ein dielektrisches Elastomer, oder f. ein mit einem Fluid, insbesondere einem Gas oder einer Flüssigkeit, inflatierbares und/oder deflatierbares Element. Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Steuereinheit (7) und wenigstens einen Sensor (6) umfasst zur Messung und Erfassung eines Zustands des wenigstens einen Bewehrungselements (1 ) und/oder dessen Umgebung, wobei die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, in Abhängigkeit des erfassten Zustands, den wenigstens einen Aktor (4) anzusteuern. Bewehrung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Aktor (4) ein eigener Sensor (6), insbesondere auch eine eigene Steuereinheit (7) zugeordnet ist. 18 Bauwerk auf einem Baugrund, insbesondere Erdbauwerk, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauwerk oder dessen Baugrund eine Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst. Verfahren zum Betrieb einer Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens eines Aktors (4) eine Eigenschaft wenigstens eines Bewehrungselements (1 ) der Bewehrung, insbesondere zumindest lokal, geändert wird. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (4) in Abhängigkeit eines mit einem Sensor (6) gemessenen Zustands des wenigstens einen Bewehrungselements (1 ) und/oder der Umgebung der Bewehrung angesteuert wird.
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