Stützwand

Abstract

 Stützwand, insbesondere zur Abstützung von Hängen, Dämmen, Lärmschutzdämmen, mit über Zugelemente (5, 6) in einem Füllmaterial (11) verankerten Frontelementen (1), die gegebenenfalls unter Ausbildung von mit dem Füllmaterial befüllbaren Zwischenräumen scharenweise gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Frontelement-Scharen vorzugsweise plastisch verformbare Kompressions-Auflagerelemente (4) angeordnet sind, welche Auflagerelemente (4) bei Auftreten einer vorbestimmbaren Druckkraft in vertikaler Richtung ihre Höhe, vorzugsweise entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials (11) beim Wandaufbau, verringern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stützwand, insbesondere zur Abstützung von Hängen, Dämmen, Lärmschutzdämmen o.ä., mit über Zugelemente in einem Füllmaterial verankerten Frontelementen, die gegebenenfalls unter Ausbildung von mit dem Füllmaterial befüllbaren Zwischenräumen scharenweise gegeneinander versetzt angeordnet sind.

[0002] Stützwandkonstruktionen dieser Art beruhen auf dem Boden-Anker-Verbundprinzip, wobei eine aus Frontelementen gebildete Vorderwand mit dem dahinter aufgeschütteten Füllmaterial zu einem Verbundkörper vereint werden, wodurch eine Sicherung gegen Erdrutsche ermöglicht wird. Die üblicherweise versetzt zueinander angeordneten Frontelemente sind durch korrosionsbeständige Zugelemente mit an der Wandrückseite verlegten Umlenkelementen verbunden, wodurch die Frontelemente in ihrer Position gehalten werden. Die Zugelemente können auch auf Reibung im Füllmaterial verankert werden. In gleicher Weise können bei Dämmen beide Außenwände aus Frontelementen bestehen. Den eigentlichen Wandkörper bildet dabei lagenweise verdichtetes Füllmaterial, das durch die Frontelemente und die Zugelemente am Ausweichen gehindert und dadurch wie ein Verbundkörper zu einer gemeinsamen Tragwirkung herangezogen wird.

[0003] Bisher ungelöst war das Problem der Konzentration von Kräften von Frontelement zu Frontelement an der Wandvorderseite einer solchen Stützwand, die sich durch Setzungsbewegungen des Füllmaterials ergeben.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stützwand der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber relativ langsam vor sich gehenden Lageveränderungen des Füllmaterials während oder nach der Errichtung der Stützwand unempfindlich ist.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen aufeinanderfolgenden Frontelement-Scharen vorzugsweise plastisch verformbare Kompressions-Auflagerelemente angeordnet sind, welche Auflagerelemente bei Auftreten eines vorbestimmbaren Drucks in vertikaler Richtung ihre Höhe, vorzugsweise entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials beim Wandautbau, verringern.

[0006] Im Unterschied zu bekannten Stützwänden, die nur aus unverformbaren Frontelementen gebildet sind, ist die erfindungsgemäße Stützwand eine vertikal bzw. in der Wandebene nach unten hin plastisch verformbare Konstruktion, da die Schlichtung der Frontelementc entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials beim Wandaufbau in den Kompressions-Auflagerelementen ihre Höhe verringert. Die erfindungsgemäße Stützwand ist somit kein starres sondern ein mit Absicht verformbar gestaltetes Bauwerk.

[0007] In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß jedes einzelne Frontelement einer Frontelement-Schar jeweils auf zwei an den Enden angeordneten Kompressions-Auflagerelementen aufliegt, die ihrerseits auf den Frontelementen der darunterliegenden Frontelement-Schar bzw. auf der Gründung aufliegen.

[0008] Dadurch wird für jedes Frontelement eine statisch bestimmte Auflagerart und somit eine zwängungsfreie Lagerung geschaffen, wodurch die gesamte erfindungsgemäße Stützmauer gegenüber Verformungen unempfindlich bleibt.

[0009] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Auflagerelemente aus Kunststoffplatten mit einer - in Gebrauchslage gesehen - vertikalen Wabenstruktur gebildet sind.

[0010] Die Kompressions-Auflagerelemente sollen so gestaltet sein, daß bis zu einer bestimmten Last, etwa das Eigengewicht der Frontelemente, nur geringe Verformungen auftreten, bei höherer Last jedoch ein fast völliges Versagen auftritt. Genau dieses Verhalten läßt sich mit den Kunststoffplatten mit einer vertikalen Wabenstruktur erreichen.

[0011] Bei Horizontalverschiebungen der Frontelemente zueinander, aus welchem Grund sie auch immer auftreten, treten bei herkömmlichen Stützwänden sehr rasch Abplatzungen an den Frontelementen auf. Die Wabenstruktur gibt jedoch bei vertikaler Belastung mit gleichzeitiger Horizontalverschiebung bei wesentlich kleineren Lasten nach und baut dabei die auftretenden Spannungen ab.

[0012] In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß nur ein Teil der Frontelemente mit den im Füllmaterial verankerten Zugelementen verbunden ist, wodurch eine Vergleichmäßigung der die Stützwand sichernden Kräfte ermöglicht wird.

[0013] Die Frontelemente können gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung aus Betonfertigteilen gebildet sein, sodaß die Errichtung einer erfindungsgemäßen Stützwand in kurzer Bauzeit und mit technisch einfachen Mitteln durchführbar ist.

[0014] Zwischen den Frontelementen jeder Schar befinden sich bei einem versetzten Aufbau der erfindungsgemäßen Stützwand Kammern, in denen das Füllmaterial sichtbar zutage tritt. Das Füllmaterial kann in diesen Kammern von einer Schicht vegetationsfähigem Bodenmaterial bedeckt sein, welches eine Bepflanzung ermöglicht.

[0015] Die Frontelemente bilden die dauerhaft sichtbare Wandansichtsfläche und damit die eigentlichen Gestaltungselemente.

[0016] In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß ein Teil der im Füllmaterial verankerten Zugelemente frontelementseitig nicht mit den Frontelementen verbunden ist sondern im Füllmaterial der zwischen den Frontelementen ausgebildeten Zwischenräume endet.

[0017] Innerhalb des Wandkörpers sind somit auch solche Zugelemente vorgesehen, die nicht mit den Frontelementen verbunden sind und dennoch zur Sicherung der erfindungsgemäßen Stützwand beitragen.

[0018] Weiters kann vorgesehen sein, daß sich die Zugelemente in das Füllmaterial waagrecht oder geneigt erstrecken, wodurch diese in der Lage sind, die Frontelemente jeder Schar gegen den anteiligen Erddruck in ihrer Lage zu halten.

[0019] Im Unterschied zu bisher bekannten Konstruktionen kann gemäß einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen sein, daß die Zugelemente nur innerhalb des Füllmaterials zu liegen kommen und daher nicht mit den Frontelementen verbunden und nicht dem Tageslicht ausgesetzt sind.

[0020] Weiters betrifft die Erfindung eine Dammkonstruktion bestehend aus zwei gegenüberliegend angeordneten erfindungsgemäßen Stützwänden, welche dafür geeignet ist, dem Druck des zwischen den Stützwänden befindlichen Schüttmaterials standzuhalten.

[0021] Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei

Fig.1 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stützwand;

Fig.2 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dammkonstruktion;

Fig.3 eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stützwand;

Fig.4 einen Schnitt durch die Wandkonstruktion gemäß Fig.3 und

Fig.5 ein Kraftsetzungsdiagramm für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stützwand.

[0022] Die schematische Darstellung in Fig.1 zeigt eine Stützwand, die einen Hang 10 gegen Abrutschen sichert. Die gezeigte Stützwand ist auch für Dämme, Wälle und Lärmschutzdämme oder ähnliche rutschgefährdete Bauwerke geeignet. An der Vorderseite der Stützwand sind Frontelemente 1 vorgesehen, die mit einem verdichteten Füllmaterial 11 hinterfüllt sind, in welchem mit den Frontelementen 1 fest verbundene Zugelemente 2 verankert sind. Die vorzugsweise korrosionsbeständigen Zugelemente 2 weisen an ihren freien Enden nicht dargestellte Umlenkelemente auf, die die auf die Frontelemente wirkenden Verschiebungskräfte an das Füllmaterial 11 weiterleiten. Es können die Zugelemente 2 aber auch nur durch Reibung im Füllmaterial verankert sein. Den Wandkörper bildet neben den Frontelementen 1, die beispielsweise aus winkelförmigen Stahlbetonfertigteilen mit Seitenwänden gebildet sein können, lagenweise verdichtetes Füllmaterial 11. Der solcherart gebildete Wandkörper wird durch die Frontelemente 1 und die Zugelemente 2 am Ausweichen gehindert und dadurch wie ein Verbundkörper zu einer gemeinsamen Tragwirkung herangezogen.

[0023] Üblicherweise sind die Zugelemente 2 unter Ausbildung von mit Füllmaterial befüllbaren Zwischenräumen bzw. Kammern scharenweise gegeneinander versetzt angeordnet (Fig.3). Es können die Frontelemente 1 aber auch in jeweils aneinanderstoßender Lage verlegt sein. Das Füllmaterial kann aus dem Material bestehen, das im Hang natürlich vorkommt, z.B. Erde, oder es kann sich dabei um eine künstliche Aufschüttung, z.B. Schotter o.ä. handeln. Erfindungsgemäß ist nun gemäß Darstellung in Fig.3 vorgesehen, daß zwischen aufeinanderfolgenden Scharen aus Frontelementen 1 vorzugsweise plastisch verformbare Kompressions-Auflagerelemente 4 angeordnet sind, welche Auflagerelemente 4 bei Auftreten eines vorbestimmbaren Drucks in vertikaler Richtung ihre Höhe, vorzugsweise entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials 11 beim Wandaufbau, verringern.

[0024] Damit kann eine sonst auftretende Konzentration von Kräften an der Wandvorderseite, die sich bei herkömmlichen Stützwänden von Frontelement 1 zu Frontelement 1 ergibt, verhindert werden. Bei Erreichen eines bestimmten, zu errechnenden Drucks auf die Auflagerelemente 4 verringern diese aufgrund ihrer plastischen Verformbarkeit ihre Höhe, wodurch sich der darüberliegende Wandbereich setzt, und zwar bei richtiger Berechnung entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials beim Wandaufbau, sodaß keine Veränderungen des statischen Systems der Wand infolge Verformungen auftreten.

[0025] Als besonders geeignet haben sich Auflagerelemente herausgestellt, die aus Kunststoffplatten mit einer - in Gebrauchslage gesehen - vertikalen Wabenstruktur gebildet sind. Bei Auftreten einer vorbestimmbaren Last werden diese Wabenkonstruktionen zusammengepreßt und geben damit entsprechend der auftretenden Last nach.

[0026] In Fig.5 ist ein Beispiel eines Kraft-Setzungs-Diagramms für eine erfindungsgemäße Stützwand angegeben, wobei als Ordinate die Verformung ε und als Abszisse der vertikale, in der Stützwand auftretende Druck σ aufgetragen sind. Für eine solche Arbeitslinie sind jeweils besondere Annahmen zu treffen, die für unterschiedliche Füllmaterialien bzw. Böden weit divergieren können. Es soll jedoch erreicht werden, daß bei der Verlegung der Frontelemente und dem Einbringen des Füllmaterials sowie dessen Verdichtung keine oder nur geringe Verformungen der Auflagerelemente 4 auftreten (elastischer Verformungsbereich B3 in Fig.5).

[0027] Nach dem elastischen Verformungsbereich B3 sollen die vorzugsweise wabenartigen Auflagerelemente 4 bei einem vorbestimmbaren, auftretenden Druck σ_B ohne wesentliche Kraftzunahme plastisch versagen (plastischer Verformungsbereich B4), z.B. durch Bruch der Wabenstruktur, der am Knickpunkt der Arbeitslinie erfolgt. Dieser Anteil der Verformung entspricht etwa der zu kompensierenden Setzung des vorverdichteten Verbundkörpers der erfindungsgemäßen Stützwand unter Einwirkung der Gesamtresultierenden aus dem Eigengewicht des Füllmaterials und dem Vertikalanteil des aktiven Erddruckes auf die erfindungsgemäße Stützwand und hängt sehr stark von den Bodeneigenschaften des Füllmaterials und der Qualität der Verdichtung ab. Nach dem völligen Versagen verbleibt als ein weiterer Anteil an der Höhe eine Resthöhe der Auflagerelemente. Insgesamt addieren sich diese Einzelmaße somit zur erforderlichen Gesamthöhe der Auflagerelemente d, die sich wie folgt zusammensetzt.

   Nachfolgend findet sich ein Beispiel einer Dimensionierung von Auflagerelementen, die aber nicht als Einschränkung der Erfindung hinsichtlich der zu verwendenden Materialien oder Stärken zu verstehen ist.
d_e (elastisch):
   Unter der Annahme einer elastischen Verformung von 10% ergibt sich bei einem 10mm dicken Auflagerelement d_e= 1,0 mm.
d_p (plastisch):
   Für den plastischen Anteil wird als Steifezahl des Füllmaterials s = 6 MN/m² (6000 kN/m²) angenommen. Bei einer h = 6,0 m hohen Wand mit einem Raumgewicht des Füllmaterials von G = 18 kN/m³ beträgt die Füllmaterialpressung σ = G.h =108 kN/m². Unter diesem Druck verformt sich das Füllmaterial um ε = σ/s = 0,018 der Wandhöhe. Bei einer Scharhöhe der Frontelemente von h_s = 0,333 m beträgt daher der plastische Anteil an der Höhe der Auflagerelemente d_p = h_s.ε = 0,006 m.
d_r (Resthöhe):
   Als Resthöhe wird beispielsweise 3 mm angenommen.
   Die Gesamthöhe bzw. -stärke der Auflagerelemente beträgt somit 10 mm, sodaß also 30mm an Höhe der Auflagerelemente je Meter Wandhöhe, das sind ca. 3% verformbare Elemente zwischen den Fertigteilen, vorzusehen sind.

[0028] In der Ausführungsform gemäß Fig.3,4 liegt jedes einzelne Frontelement 1 einer Frontelement-Schar jeweils auf zwei an den Enden angeordneten Kompressions-Auflagerelementen 4 als Einfeldträger auf, die ihrerseits auf den Frontelementen 1 der darunterliegenden Frontelement-Schar bzw. auf der Gründung aufliegen.

[0029] Die dadurch entstehende Verformbarkeit der Wand erlaubt es, die bei der Errichtung sonst auftretenden Spannungen im Bauwerk auszugleichen, wodurch sich selbsttätig ein ausgeglichener Zustand innerhalb der Stützmauer einstellt. Die Frontelemente 1 der Stützwand kommen dadurch nicht direkt miteinander in Berührung und stehen demzufolge auch nicht direkt in Kraftübertragungskontakt, wobei die zwischen den Frontelementen 1 angeordneten Auflagerelemente 4 nur Druckkräfte, also die Vertikalkomponente des Erddrucks aufzunehmen haben.

[0030] Wie aus Fig.3, 4 ersichtlich, besteht eine weitere Verbesserung bei der erfindungsgemäßen Stützwand darin, daß nur ein Teil der Frontelemente 1 mit den im Füllmaterial verankerten Zugelementen 6, 5 verbunden ist.

[0031] Die Zugelemente 5 sind dabei fest mit den Frontelementen 1 verbunden, während die restlichen Zugelemente 6 nicht mit den Frontelementen 1 verbunden sind, sondern in den mit Füllmaterial 11 gefüllten Zwischenräumen zwischen den versetzt verlegten Frontelementen 1 enden, sodaß diese Zugelemente 6 nur innerhalb des Füllmaterials 11 zu liegen kommen. Die dadurch erzielte Vergleichmäßigung der von den Zugelementen 2 ausgehenden Stützwirkung ergibt insgesamt eine meßbare Erhöhung der Beständigkeit der erfindungsgemäßen Stützwand gegen Verrutschen.

[0032] Die Zugelemente 5,6 können sich dabei in das Füllmaterial 11 waagrecht oder geneigt erstrecken, werden also beim Füllungs- und Verdichtungsvorgang des Füllmaterials von unten nach oben eingebaut. Weiters kann das Füllmaterial 11 in den Zwischenräumen von einer Schicht vegetationsfähigem Bodenmaterial bedeckt sein, welches eine Bepflanzung ermöglicht. Fig.2 zeigt eine besondere Anwendung der erfindungsgemäßen Stützwand, wobei eine Dammkonstruktion aus zwei gegenüberliegenden Stützwänden gebildet ist, welche das Schüttmaterial 11 bzw. den Dammkörper 10 gegen ein Abrutschen sichert.

Ansprüche

1. Stützwand, insbesondere zur Abstützung von Hängen, Dämmen, Lärmschutzdämmen o.ä., mit über Zugelemente in einem Füllmaterial verankerten Frontelementen, die gegebenenfalls unter Ausbildung von mit dem Füllmaterial befüllbaren Zwischenräumen scharenweise gegeneinander versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgenden Frontelement-Scharen vorzugsweise plastisch verformbare Kompressions-Auflagerelemente (4) angeordnet sind, welche Auflagerelemente (4) bei Auftreten eines vorbestimmbaren Drucks in vertikaler Richtung ihre Höhe, vorzugsweise entsprechend der Verdichtung des Füllmaterials (11) beim Wandaufbau, verringern.

2. Stützwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Frontelement (1) einer Frontelement-Schar jeweils auf zwei an den Enden angeordneten Kompressions-Auflagerelementen (4) aufliegt, die ihrerseits auf den Frontelementen (1) der darunterliegenden Frontelement-Schar bzw. auf der Gründung aufliegen.

3. Stützwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagerelemente aus Kunststoffplatten mit einer - in Gebrauchslage gesehen - vertikalen Wabenstruktur gebildet sind.

4. Stützwand nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Frontelemente mit den im Füllmaterial (11) verankerten Zugelementen (5, 6) verbunden ist.

5. Stützwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der im Füllmaterial (11) verankerten Zugelemente (5, 6) frontelementseitig nicht mit den Frontelementen (1) verbunden ist, sondern im Füllmaterial (11) der zwischen den Frontelementen (1) ausgebildeten Zwischenräume endet.

6. Stützwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zugelemente (5, 6) in das Füllmaterial (11) waagrecht oder geneigt erstrecken.

7. Stützwand nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (5, 6) nur innerhalb des Füllmaterials (11) zu liegen kommen.

8. Stützwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontelemente (1) aus Betonfertigteilen gebildet sind.

9. Dammkonstruktion bestehend aus zwei gegenüberliegend angeordneten Stützwänden nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Zeichnung