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Publicações Técnicas

Mono- und biaxiale Spannungszustände in geokunststoffbewehrten Erdbauwerken und ihre Bemessungsrelevanz

Resumo

ln früheren Veröffentlichungen wurde berichtet, dass sich bestimmte Geokunststoffe infolge eines biaxialen Spannungszustands, sowohl kurz- als auch langzeitig, deutlich dehnsteiler verhalten als bei einem rein monoaxialen Spannungszustand. Im Hinblick auf die Fragestellung, welche Konsequenzen sich aus der Übertragung eines solchen Materialverhaltens für die Bemessung von geokunststoffbewehrten Erdkörpern ergeben können, werden im Rahmen des vorliegenden Beitrags typische geokunststoffbewehrte Konstruktionen hinsichtlich ihrer Spannungszustände analysiert Hierzu werden sowohl generelle Überlegungen als auch Ergebnisse aus umfangreichen numerischen Studien. Labor- und Feldversuchen dargestellt und diskutiert. Die durchgeführten Untersuchungen führen zu der Erkenntnis, dass rein biaxiale Spannungszustände, wie sie im Labor untersucht wurden, in geokunststoffbewehrten Erdbauwerken selbst unter idealen Randbedingungen nur sehr lokal begrenzt auftreten. Sie besitzen somit keine Relevanz für die Bemessung von geokunststoffbewehrten Erdbauwerken.

Conclusão

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Analyse der auftretenden Spannungszustände in geokunststoffbewehrten Erdbauwerken und deren Bedeutung für die Bemessung und Berechnung. Mit Hilfe verschiedener numerischer Studien und auf Grundlage genereller Überlegungen wurde ermittelt. Dass ein rein biaxiales 1:1-Belastungsverhältnis nur bei einzelnen Anwendungen stark lokal konzentriert sowie z. T. zeitlich begrenzt auftritt. ln den gängigen Anwendungsgebieten Hegt überwiegend ein monoaxialer Spannungszustand vor. Eine zuverlässige Beschreibung des Belastungsverhältnisses ist in allen Fällen schwierig und keinesfalls konstant. Der Übergang zwischen einzelnen Spannungszuständen ist kontinuierlich, so dass ein repräsentatives, bemessungsrelevantes Belastungsverhältnis nicht angegeben werden kann. Dazu kommen wichtige bautechnische Aspekte, z. B. die Unmöglichkeit, eine durchgehende, homogene Bewehrung zu realisieren.

Soll das vom Spannungszustand abhängige Materialverhalten bei einer Bemessung berücksichtigt werden, muss deshalb äußerst vorsichtig geprüft werden, inwiefern ein potentieller Biaxialeffekt auf die geotechnische Anwendungen tatsächlich übertragen werden kann. Besonders riskant erscheint ein genereller Ansatz eines Biaxialeffekts auch deshalb, weil die in 1:1-Zugversuchen abgeleitete

Belastbarkeit eine spürbare Verbesserung des Tragverhaltens bedeuten würde, eine Fehleinschätzung jedoch sicherheitsrelevante Folgen nach sich ziehen kann. Auch bleibt fraglich, ob die in jüngster Zeit vielfach zitierten Tragkraftreserven geokunststoffbewehrter Konstruktionen tatsächlich maßgeblich auf den z. B. in [2) zitierten Biaxialeffekt zurückzuführen und aktuelle Forschungsaktivitäten in dieser Richtung wirklich zielführend sind. Motivation des vorliegenden Beitrages ist, die mitunter auch in Fachkreisen entstandene Unsicherheit in Bezug auf das biaxiale Tragverhalten von geokunststoffbewehrten Erdkörpern auszuräumen und praxisbezogene Transparenz zu schaffen.