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Geokunststoffe - Entwicklung eines Bemessungsmodells zur Bestimmung der Horizontalverformungen geokunststoffbewehrter Erdkörper und Optimierung der Bauweise. Teilvorhaben Tensar Instrumentierung und Bemessungstabellen. Schlussbericht. Zeitraum: 01.01.2004 - 30.06.2006
Die Bauweise mit Geokunststoftbewehrten Stützkonstruktionen hat sich seit Jahren etabliert. Diese Konstruktion zeichnet sich durch eine hohe Dauerhaftigkeit und geringere Verformungen im Gebrauchzustand aus. Für die Ausführung der bewehrten Stützkonstruktionen müssen statische Nachweise durchgeführt werden, um die notwendige Länge, die Vertikalabstände und Festigkeiten der Geokunststoffslagen zu ermitteln. Die Standsicherheit wird nachgewiesen, indem ein Gleichgewicht im Versagensfall mit einem Sicherheitsfaktor belegt wird. Die erforderliche Parameter (z.B. Zugfestigkeit, kriechen, ..) werden ohne Bodenkontakt 'in-air' ermittelt. Dazu kommt, dass die ermittelte Kurzzeitfestigkeit der Geokunststoffe durch verschiedene Abminderungsfaktoren reduziert wird. Messungen ans zahlreichen ausgeführten Projekten zeigen, dass bei geokunststoftbewehrten Erdkörpern, die nach diesem Bemessungskonzept erstellt wurden, nur geringste Verformungen und Dehnungen in den Geokunststoffen auftreten. Dies zeigt eine unwirtschaftliche Ausnutzung der Tragreserven der eingesetzten Geokunststoffe. Zum verbesserten Verständnis des Lastabtrags- und Verformungsverhaltens geokunststoffbewehrter Stützkonstruktionen ist in der Forschungsarbeit das Lastabtrags- Verformungsverhalten innerhalb des bewehrten Erdkörpers untersucht worden. Zur Verifizierung der Ergebnisse der Laboruntersuchungen wurden sechs geokunststoftbewehrte Stützkonstruktionen (Höhe 7,8 m, Neigung 85 deg und 60 deg) mit unterschiedlichen Geokunststoffen und Lagenabständen sowie Böden und Außenhautneigungen erstellt. Aus diesen Ergebnissen soll ein Verformungsorientierendes Bemessungskonzept entwickelt werden, dass eine Annäherung an das reale Verhalten der Konstruktion darstellt. Ein Vergleich zwischen den gemessenen und ermittelten Zugfestigkeiten zeigt, dass sowohl die gemessenen Zugkräfte in den Geokunststoffen als auch die aus den Dehnungen berechneten Geokunststoftkräfte deutlich geringer sind als die nach der statischen Berechnung ermittelten erforderlichen Zugkräfte. Es ergab sich dass zahlreiche Einflussfaktoren, die in der derzeitigen Bemessung nicht erfasst werden einen maßgebenden Einfluss auf die erreichbare Spannungsaufnahme des Verbundmaterials haben. Durch die Stabilisierung des Bodens, die direkt von den Geokunststoffeigenschaften beeinflusst wird, verändert sich das Spannungs-, Verformungsverhalten des stabilisierten Bodens. Das mechanische Verhalten des Verbundmaterials ist von verschiedenen Einflussparametern von Geokunststoff und Boden abhängig, wie zum Beispiel vom Lagenabstand, dem Korndurchmesser des Bodens, der Geokunststofföffnungsweite und der Formstabilität und Dehnsteifigkeit der Geokunststoffe. Bei der Forschungsarbeit wird ein Bemessungskonzept für eine wirtschaftliche Dimensionierung geokunststoffbewehrter Erdkörper ausgearbeitet, da die im Gegensatz zur Summierung der Einzelparameter deutlich verbesserten Eigenschaften des Verbundkörpers direkt in die Berechung der Gebrauchstauglichkeit eingeführt werden. Zur zusätzlichen Erweiterung des Forschungsvorhabens wird derzeit die Konstruktionen mit numerischen Modellen nachgerechnet, und somit die Akzeptanz der Ergebnisse weiter zu erhöhen. Es konnten keine Bemessungstabellen aufgestellt werden, weil kein Bruch des Körpers erreicht werden konnte, sodass für einen Hersteller daher keine Sicherheitsbemessung nach derzeitigem Stand der Technik möglich ist und zum jetzigen Zeitpunkt eben auch keine Bemessungstabellen aufgestellt werden können.
Numerous geosynthetic reinforced structures were constructed successfully in the last years. This construction is characterised by a high durability and small deformations under serviceability loads. For the execution of retaining structures design must be accomplished, in order to determine the length of the structure, the vertical spacing layer and strength of the reinforcement. The stability is proven, as an equilibrium in the case of failure with a safety factor. For the design the necessary parameters (e.g. tensile strength, creep,...) are determined without soil contact 'in air'. In addition it comes that the determined ultimate tensile strength of the reinforcements is reduced by different partial material factors. Instrumented reinforced structures by several projects indicate that the measured geosynthetic strains are smaller than assumed in the design and that they may indicate a higher safety capacity against failure than required. Loads determined from the geosynthetic strains are less significant than the ones calculated according to the design method. This shows an uneconomic utilisation of the carrying reserves of the assigned reinforcement. The reason of this research project is the understanding of load transfer mechanism of geosynthetics reinforced soils within the structure and to optimise the design method. For the verification of the results of the laboratory tests, six geosynthetics reinforced trial structores (H=7,8 m, beta= 85 deg und 60 deg) with different geosynthetics, vertical spacing layer and strengths as well as soil and facing were provided. From these results a design method which considers the deformation and the material behaviour of the construction is to be developed. From the trial walls smaller strains and strengths than assumed in the design were measured. A comparison between the measured and calculated strength with the classical design method shows large discrepancies between the both. Numerous factors of influence, which are not considered in the present design method have a determining influence on the compound proprieties. These depend on different parameters e.g. type of the reinforcement, soil, vertical spacing layer, aperture size, stiffness of the reinforcement. With the research project a design method for an economical dimensioning of geosynthetic reinforced structures is derived. Material parameters of the compound material are used to describe the stress strain behaviour of the material instead of using independent ascertained material parameters for geosynthetics and soil.
Geokunststoffe - Entwicklung eines Bemessungsmodells zur Bestimmung der Horizontalverformungen geokunststoffbewehrter Erdkörper und Optimierung der Bauweise. Teilvorhaben Tensar Instrumentierung und Bemessungstabellen. Schlussbericht. Zeitraum: 01.01.2004 - 30.06.2006
Die Bauweise mit Geokunststoftbewehrten Stützkonstruktionen hat sich seit Jahren etabliert. Diese Konstruktion zeichnet sich durch eine hohe Dauerhaftigkeit und geringere Verformungen im Gebrauchzustand aus. Für die Ausführung der bewehrten Stützkonstruktionen müssen statische Nachweise durchgeführt werden, um die notwendige Länge, die Vertikalabstände und Festigkeiten der Geokunststoffslagen zu ermitteln. Die Standsicherheit wird nachgewiesen, indem ein Gleichgewicht im Versagensfall mit einem Sicherheitsfaktor belegt wird. Die erforderliche Parameter (z.B. Zugfestigkeit, kriechen, ..) werden ohne Bodenkontakt 'in-air' ermittelt. Dazu kommt, dass die ermittelte Kurzzeitfestigkeit der Geokunststoffe durch verschiedene Abminderungsfaktoren reduziert wird. Messungen ans zahlreichen ausgeführten Projekten zeigen, dass bei geokunststoftbewehrten Erdkörpern, die nach diesem Bemessungskonzept erstellt wurden, nur geringste Verformungen und Dehnungen in den Geokunststoffen auftreten. Dies zeigt eine unwirtschaftliche Ausnutzung der Tragreserven der eingesetzten Geokunststoffe. Zum verbesserten Verständnis des Lastabtrags- und Verformungsverhaltens geokunststoffbewehrter Stützkonstruktionen ist in der Forschungsarbeit das Lastabtrags- Verformungsverhalten innerhalb des bewehrten Erdkörpers untersucht worden. Zur Verifizierung der Ergebnisse der Laboruntersuchungen wurden sechs geokunststoftbewehrte Stützkonstruktionen (Höhe 7,8 m, Neigung 85 deg und 60 deg) mit unterschiedlichen Geokunststoffen und Lagenabständen sowie Böden und Außenhautneigungen erstellt. Aus diesen Ergebnissen soll ein Verformungsorientierendes Bemessungskonzept entwickelt werden, dass eine Annäherung an das reale Verhalten der Konstruktion darstellt. Ein Vergleich zwischen den gemessenen und ermittelten Zugfestigkeiten zeigt, dass sowohl die gemessenen Zugkräfte in den Geokunststoffen als auch die aus den Dehnungen berechneten Geokunststoftkräfte deutlich geringer sind als die nach der statischen Berechnung ermittelten erforderlichen Zugkräfte. Es ergab sich dass zahlreiche Einflussfaktoren, die in der derzeitigen Bemessung nicht erfasst werden einen maßgebenden Einfluss auf die erreichbare Spannungsaufnahme des Verbundmaterials haben. Durch die Stabilisierung des Bodens, die direkt von den Geokunststoffeigenschaften beeinflusst wird, verändert sich das Spannungs-, Verformungsverhalten des stabilisierten Bodens. Das mechanische Verhalten des Verbundmaterials ist von verschiedenen Einflussparametern von Geokunststoff und Boden abhängig, wie zum Beispiel vom Lagenabstand, dem Korndurchmesser des Bodens, der Geokunststofföffnungsweite und der Formstabilität und Dehnsteifigkeit der Geokunststoffe. Bei der Forschungsarbeit wird ein Bemessungskonzept für eine wirtschaftliche Dimensionierung geokunststoffbewehrter Erdkörper ausgearbeitet, da die im Gegensatz zur Summierung der Einzelparameter deutlich verbesserten Eigenschaften des Verbundkörpers direkt in die Berechung der Gebrauchstauglichkeit eingeführt werden. Zur zusätzlichen Erweiterung des Forschungsvorhabens wird derzeit die Konstruktionen mit numerischen Modellen nachgerechnet, und somit die Akzeptanz der Ergebnisse weiter zu erhöhen. Es konnten keine Bemessungstabellen aufgestellt werden, weil kein Bruch des Körpers erreicht werden konnte, sodass für einen Hersteller daher keine Sicherheitsbemessung nach derzeitigem Stand der Technik möglich ist und zum jetzigen Zeitpunkt eben auch keine Bemessungstabellen aufgestellt werden können.
Numerous geosynthetic reinforced structures were constructed successfully in the last years. This construction is characterised by a high durability and small deformations under serviceability loads. For the execution of retaining structures design must be accomplished, in order to determine the length of the structure, the vertical spacing layer and strength of the reinforcement. The stability is proven, as an equilibrium in the case of failure with a safety factor. For the design the necessary parameters (e.g. tensile strength, creep,...) are determined without soil contact 'in air'. In addition it comes that the determined ultimate tensile strength of the reinforcements is reduced by different partial material factors. Instrumented reinforced structures by several projects indicate that the measured geosynthetic strains are smaller than assumed in the design and that they may indicate a higher safety capacity against failure than required. Loads determined from the geosynthetic strains are less significant than the ones calculated according to the design method. This shows an uneconomic utilisation of the carrying reserves of the assigned reinforcement. The reason of this research project is the understanding of load transfer mechanism of geosynthetics reinforced soils within the structure and to optimise the design method. For the verification of the results of the laboratory tests, six geosynthetics reinforced trial structores (H=7,8 m, beta= 85 deg und 60 deg) with different geosynthetics, vertical spacing layer and strengths as well as soil and facing were provided. From these results a design method which considers the deformation and the material behaviour of the construction is to be developed. From the trial walls smaller strains and strengths than assumed in the design were measured. A comparison between the measured and calculated strength with the classical design method shows large discrepancies between the both. Numerous factors of influence, which are not considered in the present design method have a determining influence on the compound proprieties. These depend on different parameters e.g. type of the reinforcement, soil, vertical spacing layer, aperture size, stiffness of the reinforcement. With the research project a design method for an economical dimensioning of geosynthetic reinforced structures is derived. Material parameters of the compound material are used to describe the stress strain behaviour of the material instead of using independent ascertained material parameters for geosynthetics and soil.
Geokunststoffe - Entwicklung eines Bemessungsmodells zur Bestimmung der Horizontalverformungen geokunststoffbewehrter Erdkörper und Optimierung der Bauweise. Teilvorhaben Tensar Instrumentierung und Bemessungstabellen. Schlussbericht. Zeitraum: 01.01.2004 - 30.06.2006
Deformation behaviour of geosynthetic reinforced soil structures - parameters to determine serviceability limit state
Jas, Hein (author) / Naciri, Omar (author)
2006
48 Seiten, 32 Bilder, 4 Tabellen
Report
German
Geokunststoff , Dimensionierung , Modellrechnung , Horizontalablenkung , Verformung , Erdbau , robuste Bauweise , Stütze , konstruktive Gestaltung , Dauerhaftigkeit , statische Prüfung , Sicherheitsfaktor , Zugfestigkeit , Kriechen (Werkstoff) , Wirtschaftlichkeit , mechanischer Spannungsverlauf , Erde (Boden) , Dehnungsfestigkeit , Gebrauchseignung , numerisches Verfahren , Modellmethode
UB Braunschweig | 2007
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