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Untersuchungen zum Kraftdehnungsverhalten von Geotextilien
5.094
IDN 705741
Forschungsstelle Technische Universität München, Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik (Prof. Dr.-Ing. E.h. R. Floss)
Bearbeiter Bräu, G.
Bauer, A.
Auftraggeber Bundesministerium für Verkehr, Bonn
Stand Abschluss: Januar 1994

Das Kraftdehnungsverhalten von Geotextilien wird durch den umgebenden Boden maßgeblich beeinflußt. Diese Beeinflussung im Verhalten ist bisher nur unzureichend quantifizierbar und kann so in den derzeit gebräuchlichen Bemessungsverfahrennicht angesetzt werden. Diese Unsicherheit führt in den Bemessungsverfahren zu geringen Ausnutzungsgraden der Geotextilien und damit zu sicherheitsmäßig nicht bewertbaren und häufig nicht wirtschaftlichen Ausführungen. Mit den Laborversuchen Seitendruckgerät und Querkrafteintragung wurde das Verbundverhalten von Geotextilien mit dem umgebenden Boden wirklichkeitsnah simuliert und untersucht. Diese Versuche lieferten Eingangsparameter für Berechnungen mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente (FEM). Zur Untersuchung des Kraft-Dehnungsverhaltens von Geotextilien im Kontakt mit Boden wurden Seitendruckgeräte verwendet. Diese Versuchsgeräte ermöglichen eine Zugbeanspruchung der Geotextilien im Boden. Die Geotextilprobe wird an zwei Klemmen befestigt, wobei ein Ende festgehalten wird. Am anderen Ende wird die Zugkraft eingeleitet. Senkrecht zur Geotextilebene werden Bodenschichten und Druckluftkissen eingebaut. Mit diesen Druckluftkissen wird die Auflast im Bauwerk simuliert. Bei den Versuchen wurden verschiedene Geotextilprodukte ( mechanisch verfestigte Vliesstoffe, thermisch verfestigte Vliesstoffe, Gewebe) untersucht. Es kamen zwei verschiedene Bodenarten (Kies-Sand, Schluff) zum Einsatz. Untersucht wurde der Einfluß der Bodenart und der Bodenauflast auf das Kraft-Dehnungsverhalten. Die Versuche zeigten, daß das Verformungsverhalten der untersuchten Geotextilien entscheidend vom Boden geprägt wird. Der Verformungsmodul der Geotextilproben ist im Verbund mit dem Boden deutlich höher als bei den freigehaltenen Versuchen.Verursacht wird dies durch die Schubspannungsübertragung zwischen Boden und Geotextil und durch die Einlagerung von Bodenteilchen in die Struktur der Geotextilien. Es entsteht so ein innerer Verbund. Der Rohstoff der Geotextilien hatte deutlichen Einfluß auf das Verformungsverhalten. Die Versuche zeigten die hervorragende Eignung von Polyester als Bewehrungsmaterial. Bei dem Querverschiebeversuch handelt es sich um einen modifizierten Scherversuch, bei dem neben dem Bodenmaterial auch eine geotextile Bewehrung eingebaut wird. Die Bewehrung ist dabei normal zur Scherfuge angeordnet.Simuliert wird mit diesem Versuchsaufbau das Verhalten des Geotextil-Boden- Verbundsystems im Nahbereich der Bruchfuge in Polsterwänden, die sich bei der Überschreitung der Scherfestigkeit des Bodenmaterials ausbildet. Die unterdieser Querkraftbeanspruchung auftretende Verformung des Geotextils bewirkt eine Erhöhung des Scherwiderstandes und damit eine Traglaststeigerung dieser Verbundsysteme. Aufgrund der Ergebnisse dieser Forschungsarbeit ist eine plausible Erklärung für die guten Erfolge mit Geotextilien als Bewehrung von Erdbauwerken möglich. Diese Erfolge waren -insbesondere bei Vliesstoffen - aus den Versuchen ohne Boden, deren Ergebnisse in die derzeitigen Bemessungsansätzeeingehen, nicht nachvollziehbar. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit können somit als Grundlage für einen Bemessungsansatz dienen, der den Einfluß des Bodens und die Verformungen des Verbundsystems wirklichkeitsnah erfaßt.

Veröffentlichung Floss, R.; Bauer, A.; Bräu, G.: Untersuchungen zum Kraftdehnungsverhalten von Geotextilien unter Bodeneinbaubedingungen. Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik (BMV, Bonn) H. 678, 1994, 92 S.