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Komplexe Verbundbauwerke werden als Mauern bezeichnet, welche vom konstruierenden Ingenieur als eine Bauwerkseinheit zu betrachten sind, aber aus zwei direkt übereinander angeordneten, deutlich unterschiedlichen Baustrukturen bestehen. Ingenieure werden oft vor Situationen gestellt, welche schlichtweg durch keinerlei der einfachen Fallbeispiele abgedeckt sind, welche bereits in den Konstruktionshinweisen zu Projekten mit modularen Stützmauersystemen veröffentlicht worden sind. Die nachfolgenden Informationen stellen einen Leitfaden zur Analysierung von komplizierteren Bauweisen dar, welche wir als komplexe Verbundbauwerke bezeichnen möchten. Sie werden als `komplex` bezeichnet, da sie Bauwerke sind, die aus mehr als einer einheitlichen Baustruktur bestehen. Sie sind komplexe Verbundbauwerke, da ihre Baustruktur auf dem Zusammenwirken verschiedenartiger Materialien aufgebaut ist. Diese Materialien wirken im Zusammenspiel den statischen Kräften entgegen und schaffen sichere und effektive Ergebnisse beim Bau von Stützmauersystemen. Mit der Berechnung der Stabilität von Mauerkronen als Schwerlastmauer im Bereich oberhalb der letzten Lage des Geogitters von darunter bewehrten Baustrukturen wird nach derzeit gebräuchliche Konstruktionsansätzen bereits eine ähnliche Verfahrensweise angewandt. Diese Berechnungsmethode wird als Konstruktionsansatz unter Lasteinwirkung dargestellt, aber könnte ebenso auch sehr einfach für die Betrachtung der Grenzzustände angepaßt werden. Es wurde festgestellt, daß das Fehlen klarer Vorgehensweisen bei der Beurteilung dieser Baustrukturtypen planende Ingenieure vor die Situation stellt, ihr ganzes fachliches Beurteilungsvermögen bei der Herleitung einer schlüssigen Berechnung ihrer individuellen Bausituation einbringen zu müssen. Der nachfolgend präsentierte Ansatz stellt also eine weiter verfeinerte Methode dar, um sicherzustellen, daß die gewählte Konstruktion die erwarteten Standards zur Leistungsfähigkeit erfüllt.
Am Ende dieses Kapitels werden verschiedene Beispiele zur Gestaltung der Baustruktur von Mauern zusammenfassend dargestellt. Diese können als komplexe Verbundbauwerke in der Software AB Walls 15 analytisch betrachtet werden.
Abbildung 7-2. DIAGRAMM DES KONSTRUKTIONSRELEVANTEN BEREICHES
Die Voraussetzung für eine komplexe Konstruktion ist die Anforderung an eine getrennte Berechnung der oberen und der unteren Baustruktur. Die untere Baustruktur wird daraufhin nochmals separat berechnet, wobei die obere Baustruktur als konstruktive Auflast auf die untere Baustruktur rechnerisch ergänzend angesetzt wird. Dabei werden die komplexen Baustrukturen nicht als terrassierte Anlage angeordnet, sondern als einheitliche Konstruktion mit einer einzigen, vom Mauerfuß bis zur Mauerkrone durchlaufenden Mauerschale dargestellt.
Beide zunächst voneinander getrennten Berechnungen betrachten die Externe Standsicherheit und bewerten die Innere Verbundstabilität anstelle der typischerweise anzuwendenden Berechnungen zur Inneren Standsicherheit. Die Berechnungen zur Inneren Verbundstabilität liefern dabei eine weitaus verfeinertere Analyse zu den inneren Spannungszuständen und Widerstandskräften an den verschiedenen Positionen der Gleitkreisbögen.
Auf Basis und in Abstimmung des Berechnungsansatzes der NCMA (National Concrete Masonry Association) wird ein konstruktionsrelevanter Bereich, welcher größer oder gleich dem doppeltem Maß der Gesamtmauerhöhe (2H) oder der effektiven Mauerhöhe (festgelegt durch die Höhe der Mauerschale inklusive Höhe der Böschung lotrecht über dem Ende des bewehrten Bereiches) zuzüglich der Länge des primären Geogitters (He+L) zu entsprechen hat, dazu verwendet, die Grenzen des Bereiches zu definieren, innerhalb derer die Berechnung zur Inneren Verbundstabilität zur Anwendung kommen. Diese Berechnungen werden stets für den Bereich der gesamten Höhe des komplexen Verbundbauwerkes angewandt. Die beiden Abschnitte eines komplexen Verbundbauwerkes werden dabei nicht getrennt voneinander betrachtet. Die Anwendung der Berechnung zur Inneren Verbundstabilität für ein komplexes Verbundbauwerk ersetzt in keinem Fall die erforderliche Durchführung der Analyse zur Gesamtbetrachtung der Stabilität. Mit dieser Gesamtbetrachtung werden alle statischen Aspekte des Bauvorhabens abgedeckt und berücksichtigt.
Diese Vorgehensweise bildet gleichermaßen einen künftigen Leitfaden für die Festlegung von sekundären Bewehrungen, für den Fall, daß die herstellende Industrie diese konzeptuell zur Stabilisierung der Mauerschale vorgesehen und entwickelt hat.
Gleitkreisbögen werden dazu genutzt, innere Spannungszustände und Widerstandskräfte gegenüber Verformungen zu ermitteln. Mittels der modifizierten Methode nach Bishop werden sie auch zu dem Zweck berechnet, sie für die Analyse zur geotechnischen Stabilität von Böschungen und Hängen zu verwenden. Der statische Anteil und Beitrag der Mauerschale dazu ermittelt sich nach den im ALLAN BLOCK Konstruktionshandbuch und den in der Dritten Ausgabe des NCMA Konstruktionshandbuches beschriebenen Berechnungsmethoden.
Die Widerstandskräfte gegenüber Verformungen bemessen sich dabei nach den Grundsätzen zum Abscherverhalten und den dabei auftretenden Verbundkräften. Für den Bereich der Mauerkrone ist die Berechnungsmethodik zu komplexen Verbundbauwerken bei allen Mauerbauwerken anzuwenden, bei denen mehr als eine Lage der Bewehrung eine geringere Länge als die der anderen Bewehrungslagen aufweist. Bei Mauerbauwerken mit im untersten Mauerabschnitt auftretenden Hindernissen empfehlen wir davon abzusehen, die Geogitterlagen in diesem Bereich einzukürzen. Im Gegenzug dazu bietet sich bei der Planung und Ausführung die Möglichkeit an, im unteren Bereich des Mauerbauwerkes auf die Drainbetonbauweise auszuweichen. Die Analyse zu komplexen Verbundbauwerken ermöglicht es dem konstruierenden Ingenieur, die Grenzzustände für die Widerstandskräfte gegen Verformung für zwei verschiedene Mauerabschnitte und –bauweisen unabhängig voneinander zu betrachten. Im Verbund und Zusammenspiel als ein gesamtes Bauwerk treten sie dann den Kräften entgegen, welche durch den bewehrten Erdkörper zusammen mit allen externen Kräften ausgeübt werden.
Der obere Abschnitt eines komplexen Verbundbauwerkes ist aus Sicht der Externen Standsicherheit zweifach zu untersuchen. Zunächst wird der gesamte Bereich der Mauerkrone unter Berechnung der statischen und dynamischen Wirkungskräfte analysiert und anschließend mit den Widerstandskräften gegen Verformung, welche sich aus der Beschaffenheit des gesamten oberen Abschnitt des Bauwerkes zusammensetzen, abgeglichen.
Ergänzend dazu ist für den Mauerabschnitt aus Mauersteinen ohne Bewehrung mittels Geogitter oberhalb der obersten Geogitterlage oder oberhalb des Bereiches, welcher in Drainbetonbauweise ausgeführt werden soll, eine Analyse zur Berechnung als Schwerlastmauer durchzuführen. Eine ausführliche Betrachtung dieses Themas finden Sie im Abschnitt zur Stabilität von Mauerkronen am Ende dieses Beitrages. Mit diesem Berechnungsansatz wird sichergestellt, daß es nicht zu einem Versagen und damit einem Einsturz dieses Teils des Bauwerkes kommt. Bitte bedenken Sie, daß die Überprüfung der Stabilität mithilfe der Analyse zur Internen Verbundstabilität durchgeführt werden muß. Diese betrachtet und stellt sicher, daß alle Elemente, aus denen der obere und untere Teil der Mauerstruktur bestehen nun statisch im Verbund als ein stabiles einheitliches Bauwerk zusammenwirken.
Bei der Gestaltung eines komplexen Verbundbauwerkes gibt es viele Kombinationen hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung und Kombination der für das Projekt gewählten spezifischen verschiedenartig strukturieren Bauweisen. Daraus ergeben sich besondere Anforderungen.
Für ein komplexes Verbundbauwerk können bis zu drei verschiedene Berechnungen zur Externen Standsicherheit erforderlich sein. Dies betrifft die untere Baustruktur, die obere Baustruktur und die Berechnung als Schwerlastmauer oberhalb der letzten Lage der Bewehrung oder oberhalb des Bereiches, welcher in Drainbetonbauweise ausgeführt wurde.
Die Berechnung für die Externe Standsicherheit des Bereiches der Mauerkrone und der oberen Baustruktur des komplexen Verbundbauwerkes wird als Schwerlastmauer unter Berücksichtigung der Bauhöhe und der Variablen zur konstruktiven statischen Breite der Konstruktion (Mauersteine, Mauersteine mit Drainbeton, Mauersteine mit Geogitter) berechnet. Die obere Baustruktur kann gegenüber der unteren Baustruktur in der Bauweise eines kunststoffbewehrten Erdkörpers mit kürzeren Geogittern realisiert werden. Die untere Baustruktur kann dabei in der Drainbetonbauweise, in der Bauweise als Schwerlastmauer als einschalige Mauer oder als doppelschalige Mauer oder als einschalige Mauer mit kurzen oder langen rückseitigen Verankerungselementen realisiert werden. Der Gleitwiderstand wird, wie bisher üblich, aus der Addition der Werte der Scherlippen im Bereich des Überganges der oberen zur unteren Baustruktur berechnet.
Die untere Baustruktur kann dabei als mit Geogitter bewehrter Erdkörper (vorausgesetzt, daß die Länge der Geogitter der unteren Baustruktur mindestens 60% der Gesamthöhe des Bauwerkes entsprechen) oder in Drainbetonbauweise realisiert werden. Die untere Baustruktur wird zusammen mit der auf ihr als direkt aufliegende dauerhafte Auflast angesetzten oberen Baustruktur berechnet. Für die Berechnung der Kippsicherheit werden hierzu eine schlüssige Reihe von Kraftmomenten ermittelt, welche jede potentiell verwendbare Bodenart und deren Gewicht oberhalb der Konstruktion definieren. Die Berechnung hierzu erfolgt in gleicher Art und Weise wie bei der Zusammensetzung eines weitaus komplizierteren komplexen Verbundbauwerkes. Der aktive Erddruck wird dabei stets über die volle Höhe des gesamten komplexen Verbundbauwerkes rechnerisch angesetzt.
Externe Standsicherheit für den Bereich eines horizontalen Überstandes der oberen Baustruktur gegenüber der unteren Baustruktur
Für den Fall eines horizontalen Überstandes der oberen Baustruktur über die Breite der unteren Baustruktur ist eine ergänzende Untersuchung zur Tragfähigkeit der Bodenmaterialien hinterhalb der unteren Baustruktur durchzuführen.
Die maximale Reduktion der Breite der unteren Baustruktur gegenüber der der oberen Baustruktur wurde auf einen limitierenden Faktor von 70%, bezogen auf die Breite des Verbundbauwerkes im Bereich von der Mauerkrone bis zum Mauerfuß, festgelegt. Die Grundlage zu dieser Limitierung basiert auf den Bewertungen zur technischen Leistungsfähigkeit und der Festschreibung technischer Grenzwerte bei mit komplexen Verbundbauwerken vergleichbaren Konstruktionen.
Beispielsweise darf nach diesem Grundsatz die untere Bauwerksstruktur lediglich eine Mindestbreite von 2,1 Metern (70%) bei einer Baubreite der oberen Bauwerksstruktur von 3,0 Meter, horizontal gemessen von der Mauervorderseite bis zur hinteren Grenze der statisch wirksamen Konstruktion, betragen. Diese ergänzenden Bemessungen werden angesetzt, um Verformungen im Übergangsbereich von der oberen zur unteren Baustruktur auszuschließen.
Der aktive Erddruck der unteren Bauwerksstruktur wird auf der Grundlage der vollen Höhe der Gesamtkonstruktion, gemessen an der breitesten Stelle, bezogen auf alle Bereiche des Höhenverlaufes, rechnerisch angesetzt.
Die statischen Momente der Krafteinwirkung des aktiven Erddruckes der Auflast auf die untere Baustruktur können aber bereits an der Rückseite dieses kürzeren unteren statisch wirksamen Bauwerkskörpers zum Ansatz gebracht werden. Dieser Bemessungsansatz bietet zusätzliche statische Sicherheit.
Die Tatsache einer im Verhältnis zur oberen Bauwerksstruktur geringeren Breite der unteren Bauwerksstruktur wirft Fragen zur Stabilität der gesamten Bauwerkskonstruktion der Mauer auf. Wie oben bereits erwähnt, berücksichtigt die aktuelle Version der Software AB Walls bereits die Tragfähigkeit des Bodenmaterials im Bereich hinter dem statisch wirksamen Bauwerkskörper der unteren Mauerstruktur. Die Tragfähigkeit wird dabei unter Verwendung der branchenweit dazu üblicherweise benutzten Methode nach Meyerhof berechnet. Dazu wird die Breite der Zone Lwidth = SD_top (Breite obere Bauwerksstruktur) – SD_bottom (Breite untere Bauwerksstruktur) zur Bemessung herangezogen. Zur Berechnung aller statisch wirksamen Lasten und Kräfte können die regulären Gleichungen nach Meyerhof genutzt werden.
Meyerhof Tragfähigkeit Gleichung:
σult = (1/2) (γf) (Lbreite) (Nγ) + (cf) (Nc) + (γf) (Ltiefe + D) (Nq)
Wo:
Nq = exp (π tan Φf) tan2 (45 + tan Φf/2)
Nc = (Nq - 1) cot Φf
Nγ = (Nq - 1) tan (1,4Φf )
Deswegen:
σult = (1/2) (γf) (Lbreite) (Nγ) + (cf) (Nc) + (γf) (Ltiefe + D) (Nq)
In dieser Gleichung wird die Tiefe der Ausgleichsschicht mit Ltiefe bezeichnet. Diese entspricht dem Wert 0 für den Fall, daß keine Ausgleichsschicht hergestellt wird. Mit D wird die Einbindetiefe der untersten Lage bzw. Lagen der Mauerkonstruktion bezeichnet. Die Höhe der oberen Struktur der Mauer H_top kann für die Bemessung als Vergleichswert herangezogen werden, wobei die Gleichung nach Meyerhof angesichts ergänzender Einbindetiefen sehr vorteilhaft anwendbar ist. Um sich auf der sicheren Seite zu befinden, werden die Bedingung auf ½ H_top begrenzt.
Anwendung der Analyse zur Inneren Verbundstabilität für die Auswertung der inneren Kraft- und Spannungsverhältnisse
Die Analyse der Inneren Verbundstabilität betrachtet die gesamte Höhe der Bauwerksstruktur zusammen mit den entsprechenden Gleitkreisbögen, welche oberhalb der Wandkonstruktion im Bereich der Böschung über Knotenpunkte in diese eintauchen und in den Übergangsbereichen jeder einzelnen Mauersteinlage der Wandschale an deren Frontseite wieder austreten.
Bei einer Schwerlastmauer befindet sich der erste Knotenpunkt des Eintrittes des Gleitkreisbogens in den Erdkörper bereits 60 cm hinter der Frontansicht der letzten Mauersteinlage im Bereich der Böschung oberhalb der Mauerkrone. Dies ist unabhängig davon, ob für die Mauerschale mit Mauersteinen in einschaliger oder in doppelter Anordnung als zweischalige Bauweise oder mit ALLAN BLOCK FIELDSTONE einschalig mit langen oder kurzen direkt dahinter angebauten Verankerungselementen ausgeführt werden soll.
Bei der Bauweise mit Drainbeton oder der Bewehrung mit Geogitter befindet sich der erste Knotenpunkt des Eintrittes direkt oberhalb des hinteren Endes des bewehrten Erdkörpers oder des Bereiches in Drainbetonbauweise. Der letzte Knotenpunkt des Eintrittes wird stets am hinteren Ende des konstruktionsrelevanten Bereiches auf Basis des größeren Wertes beider vorgenannter Berechnungsmethodiken 2H oder He + L festgelegt. Die Anzahl der Knotenpunkte des Eintrittes entsprechen der Anzahl der Lagen der Mauersteine und verteilen sich gleichmäßig auf den Bereich zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem hinteren Ende des konstruktionsrelevanten Bereiches.
Bitte beachten Sie, daß die in der Software AB Walls 15 zunächst gewählte Methode zur Analyse der Inneren Standsicherheit durch die Auswahl der Analyse für komplexe Verbundbauwerke deaktiviert wird. Anschließend ist es erforderlich, die Analyse zur Inneren Verbundstabilität auszuführen. Die Software AB Walls 15 und die dabei durch die manuelle Berechnungsmethodik erstellte Datei der Software MATHCAD bieten die Möglichkeit der Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Bodenarten sowohl im Bereich des bewehrten Erdkörpers wie auch im Bereich des darüber liegenden bewehrten Bodenkörpers der Böschung. Mittels der ergänzenden Analysen zu komplexen Verbundbauwerken ist es möglich, die Einbaubreite des Materials der gewünschten Bodenarten auf der Basis der entsprechenden Eigenschaften dieser Materialien festzulegen. Die umfassende Ausnutzung der Leistungsfähigkeit der Bodenmaterialien bei der Berechnung der Inneren Verbundstabilität wird durch die Möglichkeit der Spezifizierung der zu verwendenden Verfüllmaterialien und deren genauem Einbauort ermöglicht. Dies gestattet dem konstruierenden Ingenieur die Elemente der Bauwerksstruktur klar zu konfigurieren, um damit die örtlichen Belastungen entsprechend konstruktiv auffangen zu können.
Die Software AB Walls 15 enthält eine Funktion zur Darstellung der Druckspannungen, welche eine visuelle Darstellung von Bereichen mit den niedrigsten Sicherheitsfaktoren anbietet. Diese Darstellung ermöglicht es den konstruierenden Ingenieuren, die kritischen Aspekte ihrer Konstruktion durch die sofortige direkte Rückinformation unmittelbar zu erkennen. Diese Funktionen mit ihrer Vielzahl an Optionen ermöglichen es dem Ingenieur eine Konstruktion auf der Basis der projektspezifischen Anforderungen zu entwickeln, welche die Bedürfnisse des individuellen Projektes erfüllt, kosteneffektiv ist und ein sicheres und dauerhaftes Bauwerk für den Bauherrn darstellt. Die Durchführung der Analyse zur Inneren Verbundstabilität bei komplexen Verbundbauwerken ersetzt in keinem Fall die Erfordernis der Durchführung einer Analyse zur Gesamtbetrachtung der Stabilität. Mit dem Erreichen entsprechender Werte über diese Berechnungsmethodik ist die Dauerhaftigkeit und Sicherheit der Stabilität des gesamten Bereiches der Baustelle sicherstellt.
Die Mauerkrone jedes Bauwerkes ist auf Gleit- und Kippsicherheit zu überprüfen. Dies betrifft den als Schwerlast-mauer ausgebildeten Teil des Bauwerkes, welcher sich oberhalb der letzten Lage des Geogitters bzw. oberhalb des in Drainbetonbauweise ausgeführten Bereiches der Mauer befindet. Die Breite des oberen als Schwerlastmauer ausgeführten Teiles des Bauwerkes kann mit den einfachen Mauersteinen einreihig, mit diesen in doppelter Anordnung zweireihig oder mit den Mauersteinen der Produktlinie FIELDSTONE unter Nutzung und Einbau der kurzen oder langen Verankerungsbauteile ausgeführt werden. Mit der Software AB Walls 15 kann in Abhängigkeit der Breite der Mauerschale dann eine reguläre Berechnung der Gleit- und Kippsicherheit unter Berücksichtigung aller ermittelbaren Kräfte und Widerstandsmomente durchgeführt werden.
Mit der Software AB Walls läßt sich eine sichere Lösungsmöglichkeit bei der Berechnungen der Kippsicherheit herbeiführen. Der Anwender hat die Möglichkeit zur freien Auswahl der Ausführung auch mit einer doppelten Anordnung von einfachen Mauersteinen oder einer einfachen Anordnung von Mauersteinen mit langen rückwärtig angehängten Verankerungselementen. Für den Fall, daß der Anwender die gesamte Höhe des oberen Bereiches der Mauer oder der oberen Wandstruktur nicht in einer identischen Mauerbreite ausführen wird, werden die statischen Annahmen auf Basis der geringsten Wandbreite zur Berechnung herangezogen. Dies trifft auch für den Fall der Verwendung eines einfachen Mauerstein (30 cm Breite) in nur einer Lage des entsprechenden Mauerabschnittes zu.
Dazu sollte man wissen, daß das in Verbindung mit der Universität von Columbia (Ling, Lecshinsky und anderen 2002) durchgeführte gutachterliche Prüf- und Eignungsverfahren zur Erdbebensicherheit klar bewiesen hat, daß die Verlängerung der oberen bewehrenden Lage oder Lagen auf eine Länge von 90% der Gesamtmauerhöhe ein Versagen der Konstruktion während der hohen seismischen Belastungsereignisse im Bereich des bewehrten Erdkörpers verhindert hat. Auf Basis dieses gutachterlichen Prüf- und Eignungsverfahrens und der damit erwiesenen technischen Leistungsfähigkeit in seismisch aktiven Zonen empfehlen wir die Ausführung der Bewehrung von oberen Mauerbauwerksstrukturen mit einer Mindestlänge von 60% der Gesamtmauerhöhe, wobei mindestens eine der obersten Lagen der Bewehrung eine Mindestlänge von 90% der Gesamtmauerhöhe aufzuweisen hat, in betroffenen Zonen, in denen hohe verdeckte statische Belastungen auftreten (horizontale Beschleunigungskoeffizienten von mehr als 0,20 g).
Die hier angewandten Konstruktionsmethoden nutzen die in anderen Kapiteln des ALLAN BLOCK Konstruktions-handbuches enthaltenen Annäherungsverfahren und technischen Berechnungen. Die bislang durch die Hersteller von modularen Stützwandsystemen entwickelte Konstruktionsmethodik wird beibehalten, aber durch diese innovative Betrachtungsweise wesentlich weiterentwickelt.
Ergänzend zur Bearbeitung von Projekten mit AB Walls 15, einer umfassenden Konstruktionssoftware, deren Leistungsspektrum alle Aspekte der technischen Analyse und Erstellung von Konstruktionszeichnungen abdeckt, hat sich erwiesen, daß eine daraus mit der Software MATHCAD erarbeitete Projektdatei die Möglichkeit für planende Ingenieure bietet, manuelle Berechnungen und, falls es erforderlich sein sollte, auch Änderungen an allen bereits durchgeführten Berechnungen vorzunehmen. Dies bietet eine perfekte Basis für die professionelle technische Beurteilung und Wertung bei allen Projekten. Zur weiterführenden Unterstützung kontaktieren Sie bitte die technische Abteilung von ALLAN BLOCK oder nutzen eines der angebotenen Lernprogramme. Diese bieten Ihnen zusätzlich die Möglichkeit, Bildungspunkte durch das von der IACET amtlich anerkannte CEC-Programm für die entsprechenden Bereiche zu erhalten.
Beispiele für die Gestaltung von komplexen Verbundbauwerken mit AB Walls Schwerlastmauer oberhalb von mit Geogitter bewehrten Mauern oder Mauern in Drainbetonbauweise
Mauer in Drainbetonbauweise ober- oder unterhalb mit wechselnden Tiefen
Obwohl eine Realisierung dieser Konstruktionsweise ziemlich unwahrscheinlich ist, erlaubt die Software AB Walls bei der Ausführung von Verbundbauwerken in Drainbetonbauweise die Betrachtung verschiedener Ausführungstiefen der vertikalen Drainbetonverfüllung in unterschiedlichen Mauerabschnitten.
Die vertikale Mindestschichtdicke des Drainbetons des unteren Mauerabschnittes muß mindestens den Abmessungen von 70% der Höhe des oberen Mauerabschnittes entsprechen
Oberer Mauerabschnitt in Drainbetonbauweise hat einer vertikalen Mindestschichtdicke mit Drainbeton von 60 cm, mindestens jedoch der Abmessung von 40% der Höhe des oberen Mauerabschnittes zu entsprechen
Software AB Walls
AB Walls stellt als Systemprogramm eine Arbeitshilfe dar, welche es dem planenden Ingenieur ermöglicht, komplexe Verbundbauwerke unter der Berücksichtigung statischer Lastgrenzen zu betrachten und zu analysieren. Die hierzu konstruktiv begrenzenden Faktoren wurden in der Beschreibung zur Vorgehensweise bei der Analyse dieser besonders strukturieren Bauweise vorab bereits benannt und näher spezifiziert. Nachfolgend werden einige dieser begrenzenden Faktoren, deren Berücksichtigung bei der Konstruktion eines komplexen Verbundbauwerkes wichtig und zielführend sind, näher betrachtet und erläutert. Einige davon stehen im direkten Zusammenhang mit dem Bau von komplexen Verbundbauwerken, andere wiederum, so wurde festgestellt, haben sich bei der baupraktischen Anwendung bei allen Konstruktionen modularer Stützwandsysteme bereits bestens bewährt.
- Unsere Empfehlung zur Platzierung der ersten Lage des Geogitters direkt auf die Oberseite der ersten Mauersteinlage kann in der konstruktiven Ausführung in gewissem Rahmen flexibel gehandhabt werden. So kann es sich bei der Konstruktion von Ecksituationen und Abtreppungen ergeben, daß die erste Lage des Geogitters auf die Oberseite der zweiten Mauersteinlage zu platzieren ist. Von einer Platzierung der ersten Lage des Geogitters in noch höheren Mauersteinlagen wird abgeraten, da dies die Konstruktion schwächt. Grundsätzlich ist die erste Lage nicht höher als 40 cm über der Unterkante der ersten Mauersteinlage einzubauen.
- Wir empfehlen ein Geogitterabstand von maximal 40 cm. Weist der vertikale Abstand der Geogitterlagen mehr als 60 cm auf, so schwächt dies die Konstruktion des Bauwerkes.
- Für stärker belastete Mauerkonstruktionen empfehlen wir eine Mindestlänge der primären Bewehrungsstrukturen von 1,20 Metern. Die Software AB Walls läßt eine Kürzung dieser Länge nicht zu. Mithilfe der begleitenden Projektdatei der Software MATHCAD kann diese Länge jedoch unter der Berücksichtigung aller Sicherheitsfaktoren weiter angepaßt werden. Hierzu sind jedoch entsprechende berufliche Erfahrungen erforderlich und umzusetzen.
- Obwohl die unterschiedlichen Bauweisen, welche in diesem Kapitel vorab seperat voneinander betrachtet wurden, in ähnlicher Art und Weise nach gewissen Routinen konstruiert werden, erweist sich die gesamtbetrachtende Analyse bei komplexen Verbundbauwerken als wesentlich aufwendiger. Zum Zwecke einer genaueren Betrachtung haben wir das Verhältnis zwischen der oberen und der unteren Baustruktur bezogen auf deren Breite auf einen limitierenden Faktor von 70 % begrenzt.
- Auf der Basis empirischer Erfahrungen aus der Baupraxis und der Berücksichtigung einer weiter entwickelten Analyse zur Inneren Verbundstabilität werden die primären Bewehrungsstrukturen von den Herstellern der Bauprodukte mit einer Mindestlänge von 60% der Gesamthöhe des Mauerbauwerkes im Bereich der Mauerschale festgelegt. Die Struktur der Vorgehensweise zur Konstruktion von bewehrten Verbundbauwerken bietet dem planenden Ingenieur dabei die Möglichkeit, eine weitaus detailliertere Untersuchung und Bewertung bei der Bewältigung individueller Anforderungen der Bausituation zu erhalten und diese dann auch zu bewältigen.
- Diese Analyse umfaßt die Betrachtung der Externen Standsicherheit (Betrachtung der Kippsicherheit und Gleitsicherheit für beide, d.h. die obere und die untere Baustruktur.) und der daraus resultierenden Sicherheitsfaktoren. Bei der Betrachtung der Breite jeder einzelnen Baustruktur erlaubt die Software AB Walls jedoch keine Unterschreitung von Mindestwerten, welche zur Erfüllung der Mindestsicherheitsfaktoren erforderlich sind.
- Für den Fall eines horizontalen Überstandes der oberen Baustruktur über die Breite der unteren Baustruktur ist eine ergänzende Untersuchung zur Tragfähigkeit der Bodenmaterialien durchzuführen. Damit wird das Verhalten hinsichtlich potentieller Verformungen im Übergangsbereich der oberen zur unteren Baustruktur betrachtet. Die Analyse untersucht dabei das mögliche Risiko unterschiedlicher Setzungsvorgänge, welche unterhalb der oberen Baustruktur aufgrund des Verhaltens von Bodenmaterialien ohne Bewehrung eintreten können.
Dieses Beispiel erläutert die Berechnungen zur Kippsicherheit und Gleitsicherheit für die untere Baustruktur, wobei die obere Baustruktur dabei als statische Auflast angesetzt wird. Bitte beachten Sie dabei, daß die Berechnungen zur Kippsicherheit und Gleitsicherheit für die obere Baustruktur wie jede andere Baustruktur kalkuliert werden, wobei jedoch bei komplexen Verbundbauwerken die Unterseite der oberen Baustruktur auf die Oberseite der unteren Baustruktur direkt aufgesetzt wird. Diese Übergangszone ist bei den statischen Berechnungen daher besonders zu betrachten.