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Bauverfahren beim Straßenbau auf wenig tragfähigem Untergrund – Aufgeständerte Gründungspolster

BASt-Bericht S 26

J. Rogner, J. Stelter, GTU Ingenieurgesellschaft mbH, Hannover
64 Seiten
Erscheinungsjahr: 2002
Preis: 5,00 €

Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH

Ziel der Forschungsarbeit (Teilprojekt -A3) ist es, den "Stand der Technik" für das Bauverfahren aufgeständerte Gründungspolster zu dokumentieren. Aufgeständerte Gründungspolster sind eine Verbundkonstruktion aus horizontalen lastverteilenden Gründungspolstern (im Originalbericht "Tragschichten" genannt, nicht zu verwechseln mit den Tragschichten des Straßenoberbaus) und vertikalen Traggliedern, bei der die vertikalen Belastungen aus Eigengewicht und Verkehrslast im Wesentlichen über das Geokunststoff bewehrte Gründungspolster in Säulen beziehungsweise Pfähle eingeleitet werden, die die Lasten in den tragfähigen Baugrund abtragen. Die wenig tragfähigen Böden werden teilweise nur gering bis gar nicht in die Lastabtragung einbezogen. Für dieses Bauverfahren wurde von der Kempfert & Partner GmbH, Kassel-Konstanz, ein Berechnungsverfahren entwickelt, das dokumentiert wird.

Einschränkend ist anzumerken, dass sich sowohl das Bau- als auch das Berechnungsverfahren in der Entwicklung befinden. Langzeiterfahrungen stehen für den Straßenbau nicht zur Verfügung. Erfahrungen beziehen sich überwiegend auf den Ausbau von Eisenbahntrassen der DBAG der letzten Jahre. Eine Übertragung von Erfahrungen auf den Straßenbau steht noch aus.

Die vertikalen Tragelemente von aufgeständerten Gründungspolstern können in verschiedenen Bauweisen hergestellt werden. In dieser Arbeit wird die Herstellung und Berechnung der derzeit üblichen starren vertikalen Säulen- beziehungsweise Pfahlelemente (Fertigmörtelstopfsäulen, Betonrüttelsäulen und Duktilpfähle) sowie der verformbaren vertikalen Tragelemente (geotextilummantelte Sandsäulen) als Sonderbauweise dokumentiert. Obwohl die Ausführung einer Betonplatte als horizontale lastverteilende Schicht nicht als aufgeständertes Gründungspolster wirksam ist, wird dieses Konzept ebenfalls in der Dokumentation vorgestellt. Es werden ausgewählte Projekte, bei denen aufgeständerte Gründungspolster ausgeführt wurden, ausführlich beschrieben.

In einer Parameterstudie werden die Einflussparameter, die das Tragverhalten beeinflussen, variiert, um zum grundsätzlichen Verständnis des Tragverhaltens beizutragen.

Anhand des vorliegenden Berechnungsmodells (Kempfert et al. 1997) werden die in der Aufgabenstellung vorgegebenen Fallbeispiele berechnet. Für ein gewähltes, übliches Säulen- / Pfahlraster werden jeweils die erforderliche Geokunststoffbewehrung bemessen und die erforderlichen Säulen- beziehungsweise Pfahllängen bestimmt. Mit den so ermittelten Massen und ungefähren Richtpreisen für die Hauptpositionen wird die Größenordnung der Baukosten für die Fallbeispiele abgeschätzt.

Abschließend werden technisch und ökologisch begründete Anwendungsgrenzen und Vorteile aufgeständerter Gründungspolster gegenüber anderen Bauweisen aufgeführt sowie Einflüsse aus Randbedingungen bewertet.

Der Originalbericht enthält als Anhänge eine nähere Beschreibung der Referenzprojekte (A1) und der vorgegebenen Geometrie, des Baugrundaufbaues und der Bodenkennwerte der Parameterstudie (A2, A3, A4). Darüber hinaus werden die Bemessung der Geogitter sowie der geotextilummantelten Sandsäulen (A5, A6, A7) zusammengestellt. Die Ermittlung der Kosten für auf Fertigmörtelstopfsäulen, auf Duktilpfählen und auf geotextilummantelten Sandsäulen aufgeständerten Gründungspolstern werden tabellarisch veranschaulicht (A8). Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wird in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf diese Anhänge sind im Berichtstext beibehalten.

Construction Procedures in Highway Construction on Subsurfaces Offering Minimum Support – Elevated Foundation Pads.

The objective of this research work (sub-project A3) is to document the "state-of-the-art" for the construction procedure using elevated foundation pads. Elevated foundation pads are a composite construction of horizontal, load distributing foundation pads (called "base courses" in original report, not to be mixed up with the base courses in the upper pavement) and vertical support elements, which transfer the vertical loads consisting of the intrinsic weight and the traffic load primarily over the foundation pad reinforced with geo-plastic material to pillars or piles, which transfer the loads to the supporting subsurface. Some soils with less supporting capacity are included in this load transfer only to a slight extent, if at all. A calculation procedure was developed for this construction method by Kempfert & Partner GmbH, Kassel-Konstanz, which is documented.

However it should also be noted that both the construction as well as the calculation procedure are in the process of development. Long-term experience is not available for highway construction. Experience is based primarily on construction of railroad tracks by the German Railroad during the last few years. To date this experience has not been used in highway construction.

The vertical supporting elements of elevated foundation pads can be produced using various construction methods. This work documents the production and calculation of the presently common, rigid, vertical pillar and pile elements (prefabricated, tamped mortar pillars, vibrated concrete pillars and ductile piles) as well as deformable vertical supporting elements (sand pillars jacketed with geo-textile) as special construction methods. Although the execution of a concrete slab as a horizontal, load-distributing layer is not effective as an elevated foundation pad, this concept is also introduced in the documentation. Selected projects, in which elevated foundation pads were constructed, are described in detail.

In a parameter study, the parameters affecting the supporting characteristics were varied to contribute to a basic understanding of the supporting behavior.

The case examples specified in the statement of the problem are calculated on the basis of the present calculation model (Kempfert et al. 1997). In each case the required geo-plastic reinforcement and the required pillar or pile lengths are calculated for a selected, common pillar / pile grid. With the dimensions determined in this manner and the approximate guideline prices for the major items, the magnitude of the construction costs are estimated for the case example.

Finally technically and ecologically founded application limits and advantages of elevated foundation pads are listed in comparison to other construction methods and influences from marginal conditions evaluated.

The original report includes an attachment containing a detailed description of the reference projects (A1) and the given geometry of the ground structure and the ground values for the parameter study (A2, A3, A4). Moreover the dimensions of the geo-textile as well as the sand pillars jacketed with geo-textile (A5, A6, A7) are listed. Calculation of the costs for the foundation pads supported by prefabricated, tamped mortar pillars, ductile piles and sand pillars jacketed with geo-textile is clarified in a table (A8). These attachments are not included in the present publication. They are available for viewing at the Federal Highway Research Institute. References to these attachments have been left in the report text.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

  • Zu beziehen über

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    Zweite Schlachtpforte 7
    28195 Bremen
    Telefon: 0421 36903-53
    Fax: 0421 36903-48
    buchverlag@schuenemann-verlag.de
    www.schuenemann-verlag.de

  • Berichte zum Download

    Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen stehen ab dem Jahrgang 2003 zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.