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Zur Gebrauchstauglichkeit geogitter-bewehrter Tragschichten unter zyklisch-dynamischen Beanspruchungen
Im Straßen- und Bahnbau bilden ungebundene Tragschichten des Oberbaus einen wesentlichen Bestandteil der Gesamtkonstruktion. Sie unterliegen hohen zyklischdynamischen Beanspruchungen aus Verkehrslasten. Wie hier gezeigt, sind die resultierenden Schub- und Biegebeanspruchungen in beiden Anwendungsfällen ähnlich. Da ungebundene Tragschichten keine Zugkräfte aufnehmen können, werden diese je nach Anwendungsfall lagenweise mit dehnsteifen Bewehrungseinlagen, sogenannten Geogittern, bewehrt. Zu klären war, ob der Bewehrungseffekt auch bei kleinen Verformungen, wie sie bei sehr steifen Konstruktionen zu erwarten sind, auftritt. Anhand einer Literaturschau kann zunächst das mechanische Zusammenwirken der Bewehrungseinlage und des ungebundenen Tragschichtmaterials beschrieben werden. Die Bewehrung wirkt wesentlich auf die Scherfugenentwicklung, die für das Verformungs- und Bruchverhalten ungebundener Tragschichten maßgebend ist, ein. Als maßgebende Kennwerte und Eigenschaften der Bewehrung werden die Dehnsteifigkeit und eine eigensteife Gitterstruktur identifiziert. Bei guter Interaktion liefert die Bewehrung bei einer Dehnung des Tragschichtmaterials eine rückstellende Kraft und stabilisiert das Korngerüst im Sinne einer Zugbewehrung. Die innerhalb der Konstruktionen auftretenden Zugdehnungen sowie deren zeitliches und räumliches Auftreten konnten mit den in dieser Arbeit vorgestellten In-situ-Messungen an sowohl sehr biegeweichen als auch sehr steifen Konstruktionen quantifiziert und bewertet werden. Aufgrund der in der Einbauphase eingetragenen plastischen Verformungen ist das System vorgespannt. Danach wird die Bewehrung im Wesentlichen unmittelbar im Bereich der Lasteinleitung auf Zug beansprucht, darüber hinaus können Druckkräfte überwiegen. Gleichzeitig treten Schubbeanspruchungen und Zerrungen auf. Auch sehr steife Tragschichten werden wellenartig und auf Biegung beansprucht. Die Ergebnisse dienen als Eingangsgrößen für Laboruntersuchungen am Verbundwerkstoff Schüttmaterial/Geogitter. Dazu wurde eine Versuchskonfiguration entwickelt, mit der die Prüfung einer mehrfach bewehrten Schottertragschicht unter definierten Laborbedingungen gelingt. Die genutzten zyklischen Triaxialversuche zeigen einen erhöhten Elastizitätsmodul der bewehrten Probe gegenüber der unbewehrten. Die Erhöhung der Materialparameter zeigt sich bereits bei sehr kleinen Verformungen von unter 0,02 % einaxialer Stauchung des Verbundwerkstoffs und sehr kleinen Dehnungen des Geogitters von rd. 0,05%. Verstärkt tritt der Effekt bei etwas größeren Anfangsverformungen auf. In der Auswertung der zyklischen Triaxialversuche wird in der Gegenüberstellung unbewehrter und bewehrter Probekörper weiter nachgewiesen, dass die Bewehrung die im Entlastungsast festgestellten plastischen Verformungen um mehr als 30 % reduziert. Maßgebend für die Größenordnung der Verformungsreduktion ist das Spannungsniveau. Die erzeugten Spannungsverhältnisse und gemessenen Dehnungen an der Bewehrung und Stauchungen der Bodenprobe korrespondieren mit der Größenordnung der Werte im Feld. Die Geogitter-Bewehrung steift die ungebundenen Tragschichten dergestalt aus, dass plastische Verformungsanteile erst bei sehr viel höheren Lastwechselzahlen zu für den Verkehr kritischen Verformungen akkumulieren als bei unbewehrten Tragschichten. Die Gebrauchstauglichkeit ungebundener Tragschichten unter zyklisch-dynamischen Beanspruchungen wird damit durch die Einlage von Geogittern auch bei steifen Konstruktionen und kleinen Verformungen nachhaltig verbessert.
Zur Gebrauchstauglichkeit geogitter-bewehrter Tragschichten unter zyklisch-dynamischen Beanspruchungen
Im Straßen- und Bahnbau bilden ungebundene Tragschichten des Oberbaus einen wesentlichen Bestandteil der Gesamtkonstruktion. Sie unterliegen hohen zyklischdynamischen Beanspruchungen aus Verkehrslasten. Wie hier gezeigt, sind die resultierenden Schub- und Biegebeanspruchungen in beiden Anwendungsfällen ähnlich. Da ungebundene Tragschichten keine Zugkräfte aufnehmen können, werden diese je nach Anwendungsfall lagenweise mit dehnsteifen Bewehrungseinlagen, sogenannten Geogittern, bewehrt. Zu klären war, ob der Bewehrungseffekt auch bei kleinen Verformungen, wie sie bei sehr steifen Konstruktionen zu erwarten sind, auftritt. Anhand einer Literaturschau kann zunächst das mechanische Zusammenwirken der Bewehrungseinlage und des ungebundenen Tragschichtmaterials beschrieben werden. Die Bewehrung wirkt wesentlich auf die Scherfugenentwicklung, die für das Verformungs- und Bruchverhalten ungebundener Tragschichten maßgebend ist, ein. Als maßgebende Kennwerte und Eigenschaften der Bewehrung werden die Dehnsteifigkeit und eine eigensteife Gitterstruktur identifiziert. Bei guter Interaktion liefert die Bewehrung bei einer Dehnung des Tragschichtmaterials eine rückstellende Kraft und stabilisiert das Korngerüst im Sinne einer Zugbewehrung. Die innerhalb der Konstruktionen auftretenden Zugdehnungen sowie deren zeitliches und räumliches Auftreten konnten mit den in dieser Arbeit vorgestellten In-situ-Messungen an sowohl sehr biegeweichen als auch sehr steifen Konstruktionen quantifiziert und bewertet werden. Aufgrund der in der Einbauphase eingetragenen plastischen Verformungen ist das System vorgespannt. Danach wird die Bewehrung im Wesentlichen unmittelbar im Bereich der Lasteinleitung auf Zug beansprucht, darüber hinaus können Druckkräfte überwiegen. Gleichzeitig treten Schubbeanspruchungen und Zerrungen auf. Auch sehr steife Tragschichten werden wellenartig und auf Biegung beansprucht. Die Ergebnisse dienen als Eingangsgrößen für Laboruntersuchungen am Verbundwerkstoff Schüttmaterial/Geogitter. Dazu wurde eine Versuchskonfiguration entwickelt, mit der die Prüfung einer mehrfach bewehrten Schottertragschicht unter definierten Laborbedingungen gelingt. Die genutzten zyklischen Triaxialversuche zeigen einen erhöhten Elastizitätsmodul der bewehrten Probe gegenüber der unbewehrten. Die Erhöhung der Materialparameter zeigt sich bereits bei sehr kleinen Verformungen von unter 0,02 % einaxialer Stauchung des Verbundwerkstoffs und sehr kleinen Dehnungen des Geogitters von rd. 0,05%. Verstärkt tritt der Effekt bei etwas größeren Anfangsverformungen auf. In der Auswertung der zyklischen Triaxialversuche wird in der Gegenüberstellung unbewehrter und bewehrter Probekörper weiter nachgewiesen, dass die Bewehrung die im Entlastungsast festgestellten plastischen Verformungen um mehr als 30 % reduziert. Maßgebend für die Größenordnung der Verformungsreduktion ist das Spannungsniveau. Die erzeugten Spannungsverhältnisse und gemessenen Dehnungen an der Bewehrung und Stauchungen der Bodenprobe korrespondieren mit der Größenordnung der Werte im Feld. Die Geogitter-Bewehrung steift die ungebundenen Tragschichten dergestalt aus, dass plastische Verformungsanteile erst bei sehr viel höheren Lastwechselzahlen zu für den Verkehr kritischen Verformungen akkumulieren als bei unbewehrten Tragschichten. Die Gebrauchstauglichkeit ungebundener Tragschichten unter zyklisch-dynamischen Beanspruchungen wird damit durch die Einlage von Geogittern auch bei steifen Konstruktionen und kleinen Verformungen nachhaltig verbessert.
Zur Gebrauchstauglichkeit geogitter-bewehrter Tragschichten unter zyklisch-dynamischen Beanspruchungen
Vollmert, Antonius (Autor:in) / MyCoRe Community (Gastgebende Institution) / Meyer, Norbert (Akademische:r Betreuer:in)
2016
Sonstige
Elektronische Ressource
Deutsch
UB Braunschweig | 2016
|TIBKAT | 2016
|Geotextilien und Geogitter unter 'Tragschichten'
Tema Archiv | 1999
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