Zur Bemessung der Verankerung von Bewehrungsgittern aus Kunststoff beim Schutz von Böschungen vor hangparallelem Gleiten

Bewehrungsgitter aus Kunststoff, die zum Schutz vor hangparallelem Gleiten auf langen und steilen Böschungen eingebaut werden, müssen sicher verankert werden. Für den Entwurf und die Berechnung der Verankerung sind bestimmte Regeln gebräuchlich [1]. An Hand von Modellen für die Wechselwirkung zwischen Füllboden und Bewehrungsgitter wird diskutiert, welche physikalischen Annahmen und Vereinfachungen in diese Bemessungsregeln eingehen. Dabei wird gezeigt, dass das bisher benutzte Bemessungskonzept ohne Einschränkung nur auf eine spezielle Klasse von Bewehrungsgittern anwendbar ist, deren Herausziehwiderstand überwiegend von Effekten der “Oberflächenreibung” zwischen Bodenpartikeln und Längselementen des Gitters bedingt ist (“Reibungsgitter”). Für die Bemessung muss hier der Verbundbeiwert dieser reinen Oberflächenreibung verwendet werden. Bei Bewehrungsgittern, wo ein Erddruck, der sich vor den Querelementen des Gitters aufbaut, maßgeblich zum Herausziehwiderstand beiträgt, ist die Festigkeit der Verbindungsstellen zwischen Längs- und Querelementen von entscheidender Bedeutung für eine sichere Verankerung (“Erddruckgitter”). Die Zusammenhänge zwischen mechanischem Verhalten der Verbindungsstellen, Dehnbarkeit der Längselemente, Oberflächenreibung und maximaler Herausziehkraft werden beispielhaft aufgezeigt. Die Festlegung eines Bemessungswiderstands der Verbindungsstellen, der grundsätzlich nicht überschritten werden darf, erfordert eine Modifikation des Bemessungskonzepts. Zwei Fälle können unterschieden werden: Bei Böden mit hinreichend geringer innerer Reibung und geringer Auflast, wo der maximal mobilisierbare Erdwiderstand die zulässige Festigkeit der Verbindungsstelle nicht übersteigen kann, können die Bemessungsregeln noch angewendet werden. In allen anderen Fällen nicht mehr: Der Bemessungswiderstand der Verbindungsstelle setzt nämlich der möglichen aktivierbaren Verankerungslänge eine obere Grenze. Es können dann auch nur Zugkräfte bis zu einer bestimmten Stärke verankert werden, völlig unabhängig davon, wie groß die Zugfestigkeit des Bewehrungsgitters ist. Nur bei Beachtung dieser Grenzen ist eine langfristig sichere Verankerung möglich.

On the design for the anchorage of geogrids used to prevent sliding failure on slopes.
Geogrids, which are installed to prevent sliding failure on long and steep slopes, have to be anchored safely. The design and calculation of the anchorage is based on simple design rules. Basically it is assumed that the pull-out strength is proportional to the soil shear strength, the vertical load and the anchoring length and that the soil-reinforcement coefficient of proportionality as determined in pull-out tests is typically in the range between 0.5 and 1. Based on models for the soil-geogrid interaction the physical assumptions and limitation of these rules are discussed. It is shown that they are only applicable without restrictions for geogrids, the pull-out resistance of which are essentially due to surface friction between soil particles and the surface of the longitudinal tensile force carrying grid elements (so called friction geogrids). In this case the soil-reinforcement coefficient as determined from the pure surface friction between soil and longitudinal elements has to be used for a safe calculation of the pull-out strength. Geogrids, for which the passive thrust mobilization of earth pressure by the displacement of the transversal or bearing force grid elements substantially contributes to the pull out resistance (so called earth pressure geogrids), the mechanical strength of the junction between longitudinal and transversal elements is of crucial importance. The relation between mechanical properties of the junction, the flexibility of the longitudinal grid elements, the surface friction and the finally achieved pull-out resistance is exemplary shown by model calculations. There is a certain upper limit of the strength of the junction embedded into the soil and for a safe design it is not allowed to go beyond that limit. This requirement restricts the range of application of the common design rules. There are two cases. For soils with low enough shear strength the mobilized earth resistance may be well below the limit of the confined junction strength and the rules may be applied. In all other cases the rules have to be substantially modified. The mechanical strength of the confined junction corresponds to an upper limit to the anchoring length which can actually be mobilized. Then, only tensile forces below a critical value can be safely anchored completely independent from the actual design value of the tensile strength of the tensile force bearing longitudinal grid elements. These limi tations have to be observed to achieve a safe design of the anchoring.