Stützmauern mit Geogittern verstärkt

Der Begriff „Stützmauer“ oder auch „Stützwand“ wird für eine Vielzahl von Baukonstruktionen verwendet, die dem Boden, der sich gegen eine solche Konstruktion lehnt, Halt geben. Früher wurden Stützmauern hauptsächlich aus Beton oder Betonfertigteilen gebaut, aber auch Mauerwerk oder Holzkonstruktionen kamen zum Einsatz. Die Erfindung von Geosynthetika, insbesondere Geogittern, ermöglichte die Entwicklung der Technologie des bewehrten Bodens, die heute am besten durch Stützmauern repräsentiert wird.

Prinzip des bewehrten Erde

Um zu verstehen, wie bewehrter Boden funktioniert, dienen uns die folgenden Abbildungen aus einer britischen BBC-Sendung, die neue Baumethoden populär macht. Der Reporter ließ zwei Würfel aus weichem Boden herstellen, von denen einer mit drei Lagen Geogitter (für die Dreharbeiten gelb eingefärbt) durchzogen war. Anschließend stellte er sich auf die Würfel und verlagerte sein Gewicht abwechselnd von einem Würfel auf den anderen. Der Würfel mit Geogittern behielt seine Form, während der unbewehrte Würfel zerfiel.

   
Beispiel aus einer Sendung zur Popularisierung des bewehrten Bodens

Stützmauern aus bewehrtem Erde

Wenn wir nämlich einen Bodenblock belasten, entsteht bei ausreichender Belastung eine Gleitebene, und ein Teil des Blocks rutscht ab. Je nach Lage der Belastung kann es eine ganze Reihe solcher Ebenen geben. Wenn wir diese Gleitebenen jedoch mit einem geeigneten Geogitter durchschneiden, wird die Gleitebene unterbrochen und ein Abrutschen des Bodens kann nicht erfolgen. Ein solcher Bodenblock, der mit Geogittern bewehrt und mit einer geeigneten Front versehen ist, wird als Stützmauer aus bewehrtem Boden bezeichnet.

      
Schema des Prinzips einer Stützmauer aus bewehrtem Boden

Elemente von Stützmauern aus bewehrtem Erde

Stützmauern – oder genauer gesagt Stützkonstruktionen aus bewehrtem Boden – bestehen aus drei grundlegenden Elementen: dem Boden, den Geogittern und der Front der Konstruktion. Die Verbindung zwischen Geogittern und Frontelementen kann bei bestimmten Typen von Stützmauern durch spezielle Verbindungselemente sichergestellt werden.

Erde

Die Eigenschaften der bewehrten Konstruktion werden am stärksten durch die Qualität des Bodens beeinflusst, aus dem die Konstruktion hergestellt wird. Je feiner der Boden, desto schlechter sind seine Eigenschaften für die Konstruktion. Optimal sind gebrochene Schotter mit einer Korngröße bis 125 mm. Weniger geeignet sind gewonnene Flussschotter mit abgerundeten Körnern, völlig ungeeignet sind tonige und humose Böden. Die Bodenqualität beeinflusst die Wahl des Typs und der Menge der verwendeten Geogitter. Je besser die Bodenqualität, desto weniger Geogitter werden benötigt.

         
Beispiele verschiedener Bodentypen, geordnet nach ihrer Eignung für bewehrte Erdkonstruktionen

Geogitter

Horizontale Lagen von Geogittern, die in den Boden eingebaut werden, gewährleisten die Stabilität und Funktionalität der gesamten Konstruktion. Die Wahl des Geogittertyps hängt insbesondere von der Geometrie der Konstruktion, ihrer Belastung und der Qualität des verwendeten Bodens ab. Weitere Kriterien für die Auswahl des Geogitters können die verwendeten Frontbauelemente der Stützkonstruktion oder die Aggressivität des Umfelds sein, in dem die Konstruktion platziert wird.

        
Beispiele mehrerer Geogittertypen, die sich in der Herstellungstechnologie und ihren Eigenschaften unterscheiden

Front (die Vorderseite einer Stützmauer)

Die Frontelemente haben zwei grundlegende Funktionen. Die wichtigste ist das Zurückhalten des Füllbodens an der Vorderseite der Konstruktion. Die sichtbarste Funktion hingegen besteht darin, der Stützkonstruktion ein geeignetes ästhetisches Erscheinungsbild zu verleihen. In der Regel werden drei Grundtypen von Fronten verwendet.

Betonfront

Die wohl häufigste Front besteht aus Betonelementen, meist kleinen gespaltenen Formsteinen. Darüber hinaus werden großformatige Platten verwendet, und für die Befestigung von Stützmauern an Wasserläufen oder Meeresküsten kommen massive Betonblöcke zum Einsatz.

        

Grüne Front

Ein weiterer, in letzter Zeit bevorzugter Fronttyp ist die sogenannte „grüne Front“. Dieser Typ ermöglicht das Wachstum von Vegetation und wird entweder aus Drahtnetzen hergestellt, durch die die Vegetation leicht hindurchwächst, oder aus Geogittern, die nicht an der Vorderseite der Konstruktion enden, sondern um die Bodenschichten herumgeführt und wieder in die nächste Geogitterlage eingebettet werden. Fronten, die mit dieser Technologie gebaut werden, werden als „Umschlagfront“ (Wrap Around) bezeichnet. Manchmal werden zur Herstellung einer grünen Front auch mit Erde gefüllte Säcke verwendet, die an der Vorderseite der Konstruktion gestapelt werden (Piggy-Bag-Technologie). Es ist offensichtlich, dass Stützkonstruktionen mit grüner Front in Neigungen bis etwa 70 Grad gebaut werden, damit die grüne Oberfläche bei Niederschlägen zumindest etwas Feuchtigkeit halten kann. Diese Fronten sollten unter trockenen Bedingungen bewässert werden.

          

Steinfront

Der dritte Fronttyp besteht aus Gabionenkörben, die entweder senkrecht oder geneigt gebaut werden. Eine solche Konstruktion sieht also wie ein Gabionenbau aus, tatsächlich bilden die Gabionen jedoch nur eine optische Illusion. Die Stabilität der Konstruktion hängt von den dahinterliegenden Geogittern ab.
Schemata der drei Grundtypen von Fronten für Stützkonstruktionen.

     

Verbindungselemente

Das Zusammenwirken der Frontelemente und der Geogitter wird häufig durch funktionale Verbindungselemente sichergestellt. Diese Verbindungselemente gewährleisten eine perfekte Verbindung zwischen dem Geogitter und dem Frontelement der Konstruktion.

Brückenwiderlager aus bewehrtem Boden

Konstruktionen aus bewehrtem Boden müssen nicht nur Stützmauern bilden, sondern können auch effektiv zum Bau von Brückenwiderlagern verwendet werden. Es handelt sich also um eine Konstruktion, auf der die eigentliche Brückenkonstruktion aufliegt. Man könnte sagen, dass die Brückenkonstruktion – die Fahrbahnplatte – direkt auf dem bewehrten Boden der Erdkonstruktion ruht.

In der Praxis wird für die Auflagerung der Brückentafel auf dem Boden ein Fundament geschaffen, das sogenannte Auflagerbankett, auf dem die Brückentafel platziert wird. Das Brückenwiderlager aus bewehrtem Boden ist in Bezug auf die Planung recht anspruchsvoll. Der Planer muss sehr erfahren sein, um alle Formänderungen des bewehrten Bodens sowohl während des Baus als auch nach der Fertigstellung im Voraus berechnen zu können, damit er die Länge der Brückentafel, ihre Dimensionen und beispielsweise die Größe der sogenannten Dehnfugen korrekt entwerfen kann, die es der Brückentafel ermöglichen, ihre Länge aufgrund von Temperaturänderungen problemlos zu verändern.

Für die Herstellung von Brückenwiderlagern werden nahezu ausschließlich Betonfronten oder Betonelemente verwendet.

  
Brückenwiderlager einer Autobahnbrücke mit Front aus Betonplatten

  
Brückenwiderlager einer Eisenbahnbrücke aus gespaltenen Betonelementen