Temporäre Gründungspolster mit Geogittern

Anwendungsbereiche

Bemessung von Arbeitsplattformen

Großmaßstäbliche Modellversuche

• Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Standsicherheit mobiler Baugeräte wurden an der Universität Stuttgart skalierte und großmaßstäbliche Versuche an geogitterstabilisierten und bewehrten Arbeitsplattformen durchgeführt (7), (8) (Abbildung 3). Ein Ziel dieser Versuche lag darin, den Einfluss der verwendeten Geogitter auf das Tragverhalten der Arbeitsplattform zu untersuchen. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurde ein konzeptionelles Modell entwickelt, welches es ermöglicht, die Dicke der Arbeitsplattform sowie die Art der Bewehrung unter lokal hohen Lasten aus starren Fundamenten abzuschätzen. Lasten zunehmender Größe (P = 10, 20, 40, 50 kN usw.) wurden auf die Arbeitsplattform aufgebracht, um einen stufenweisen Vergleich der Ergebnisse für bewehrte und unbewehrte Plattformen zu ermöglichen und eine Prognose der maximal zulässigen Tragfähigkeit zu ermöglichen. Das skalierte Modell wurde durch eine rechteckige Platte mit Abmessungen von 25 cm x 35 cm belastet. Die Geometrie des Modells wurde mit einem Maßstab von 1:3 erstellt. Es wurden verschiedene Arbeitsplattformen (u.a. unbewehrt, mit einer Geogitterlage und mit zwei Geogitterlagen) eingebaut, um die Wirkung des Geogitters zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zulässige Last, die auf das Modell mit Geogitter aufgebracht werden kann (82,5 kN), um ca. 25 % höher ist im Vergleich zum unbewehrten Modell (67,5 kN).

• Am Institut für Grundbau, Bodenmechanik und Wasserbau der RWTH Aachen wurden großmaßstäbliche Triaxialversuche (4) mit einem Durchmesser von 500 mm und einer Höhe von 1.100 mm durchgeführt (Abbildung 4), um den Einfluss der verwendeten gelegten Geogitter auf die Bodeneigenschaften zu untersuchen. Im Versuchsaufbau wurde die Anzahl der Geogitterlagen variiert. Auf dem Geogitter wurden zusätzlich Dehnungsmessstreifen zur Erfassung der Verformungen unter Lasteinfluss angebracht. Die Ergebnisse der Versuche zeigen eine signifikante Verbesserung der Bodentragfähigkeit und der Elastizitätsmoduls durch die Anwendung der Geogitterbewehrung. Nach den Ergebnissen der Laborversuche lag der Elastizitätsmodul des geogitterstabilisierten Verbundkörpers um bis zu 70% höher im Vergleich zum unbewehrten Schotter.

Entwicklung eines „Hybrid-Modells“ zur Bemessung von Arbeitsplattformen

1. In Anbetracht der Wissens- und Praxislücken bei der Bemessung von Arbeitsplattformen und unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus den großmaßstäblichen Laborversuchen an der Universität Stuttgart wurde ein sogenanntes Hybrid-Modell entwickelt, welches aus (5) und (6) abgeleitet ist. Die Verifizierung des Modells gegenüber den Daten aus den großmaßstäblichen Modellversuchen zeigt, dass das Modell in der Lage ist, sichere und wirtschaftliche Ergebnisse bei der Bemessung von Arbeitsplattformen zu liefern (Abbildung 5).
2. Auf Grundlage von Großversuchen an der RWTH Aachen wurde eine neue semi-empirische Gleichung entwickelt, um die äquivalente Bodensteifigkeit unter Berücksichtigung der Stabilisierungsfunktion von gelegten und geschweißten Geogittern (in Abhängigkeit der axialen Dehnsteifigkeit des Geogitters) abzuschätzen. Die Genauigkeit der neuen Gleichung bei der Abschätzung der Verformung der Arbeitsplattform wurde durch den Vergleich der Ergebnisse mit den Erkenntnissen aus den großmaßstäblichen Laborversuchen an der Universität Stuttgart nachgewiesen.
3. Im Gegensatz zu den derzeit in der Praxis angewandten Modellen, die sich ausschließlich auf den Durchstanzwiderstand der Arbeitsplattform konzentrieren, ergab die Analyse dieser Studie unter Verwendung einer komplexen Kinematischen-Elemente-Methode (KEM), dass die Standsicherheit des Systems gegen Versagensmechanismen des Geländebruchs insbesondere dann maßgeblich wird, wenn die Baugeräte (z.B. Kran, Rammgerät) nahe am Rand der Arbeitsplattform positioniert sind. Das Hybridmodell kann diese Versagensmechanismen durch die Untersuchung der Geländebruchfiguren berücksichtigen.
4. Das Hybridmodell wurde in einer neuen Software (Naue-Platform) integriert, die einen ganzheitlichen Nachweis aller wahrscheinlichen Versagensmechanismen bietet und gleichzeitig wirtschaftliche Ergebnisse unter Beibehaltung eines ausreichenden Sicherheitsniveaus durch den Einsatz von gelegten Geogittern liefert.
Literatur: 1) Vollmert, L., Bräu, G. (2018). Performance of geogrid reinforced and stabilized base courses. In Proceedings of the 11th International Conference on Geosynthetics, Korea. 2) TWF: Temporary Works Forum (2019). Design of granular working platforms for construction plant. A guide to good practice, TWf2019: 02, Temporary Works Forum, c/o Institution of Civil Engineers, London, England. 3) BRE (2004). Working platforms for tracked plant. BR470. Garston, Watford, Chen, Q., & Abu-Farsakh, M. (2015). Ultimate bearing capacity analysis of strip footings on reinforced soil foundation. Soils and Foundations, 55(1), 74-85. 4) Ruiken, A. (2013). Zum Spannungs-Dehnungsverhalten des Verbundbaustoffs „geogitter¬bewehrter Boden“. Dissertation. Aachen: Fakultät für Bauingenieurwesen, Lehrstuhl für Geotechnik, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH). 5) Hanna, A. M., Meyerhof, G. G. (1980). Design charts for ultimate bearing capacity of foundations on sand overlying soft clay. Canadian Geotechnical Journal, 17(2), 300-303. 6) Meyerhof, G. G., Hanna, A. M. (1978). Ultimate bearing capacity of foundations on layered soils under inclined load. Canadian Geotechnical Journal, 15(4), 565-572.