Tragschichtbewehrung im Straßenbau

Tragschichtbewehrung ist eine Art der Bodenstabilisierung. Der Einsatz findet immer dann statt, wenn der Untergrund, meist der Baugrund keine ausreichende Tragfähigkeit aufweist um Lasten, sei es statisch oder dynamisch, aufzunehmen. Findet eine Belastung ohne Stabilisierung statt, besteht die Gefahr des Versagens des Untergrundes oder kann eine einfache Benutzung (Befahrung) gar nicht erst stattfinden.

Geogitter zeigen beim Einsatz der Bodenstabilisierung erstaunliche Eigenschaften auf. Sie ermöglichen sowohl eine sofortige Erhöhung der Tragfähigkeit des Bodens und Erreichen ebenfalls eine Vereinheitlichung von Setzungen im Untergrund.

Wesentliche bodenmechanische Wirkungsweisen für diese Ursachen sind in den folgenden Gründen zu sehen.
Geogitter besitzen eine sehr gute Verzahnungseigenschaft mit dem umgebenden Bodenmaterial. Durch die Korn- und Punktkontakte der Bodenpartikel kann das Gesamtkorngerüst nicht ausweichen und erfährt eine innere Versteifung (Erhöhung des inneren Scherwiderstandes/Reibungswinkel). Hierdurch kann mehr Last auf den Bodenkörper gegeben werden, ohne dass ein mechanisches Versagen stattfindet, der Boden wird insgesamt tragfähiger. Dies äußert sich in der Messtechnik in der Zunahme des Elastizitätsmoduls (Ev2-Wert).

Geogitter selbst müssen, um möglichst effektiv diese Kraft aufzunehmen - nach dem alten physikalischen Prinzip "Actio=Reactio" extrem steif in ihrer Dehnung bei Belastung sein. So erreicht die notwendige Tragfähigkeit des Bodens schnell die gewünschte Wirkung ohne Setzungen. Wäre dies nicht der Fall, erhält ein Bauwerk bei Belastung und einer Dehnung von z. B. 10 % eines Gitters auf 10 Meter Länge eine potenzielle Setzung von 1 m. Daher besitzen Geogitter die technische Eigenschaft der Dehnsteifigkeit. Diese ist ein Maß für die Qualität des Gitters. Charakteristisch und ein einfacheres Qualitätsmerkmal ist die Kraftaufnahme bei der Standarddehnung von 2 %. So ergibt sich zum Beispiel für ein Gitter mit einer Höchstzugkraft von 40 KN/m bei diesen genannten 2 % eine tatsächliche Kraftaufnahme von 18 KN/m im Boden - wenn dieses aus dem Rohstoff Polyethylenterephthalat (PET) gefertigt ist.

Eine typische Anwendung einer Tragschichtbewehrung kann man durch einen Regelaufbau beschreiben. Die Erzielung eines bestimmten Elastizitätsmoduls (Ev2-Wert) auf einer Tragschicht ist meist die Zielstellung. Ursache zur Verwendung eines Geogitters können mehrere Gründe sein. Schlechter Baugrund mit Tragfähigkeitswerten von kleiner 15MN/m2, eine funktional begrenzte Bauhöhe der Tragschicht, ein sehr inhomogener Untergrund mit verschiedenen Setzungspotenzialen oder zeitlicher Termindruck auf der Baustelle sind nur einige Gründe. Klassisch könnte ein Regelaufbau einer Straße mit einem Erdplanum von einer Tragfähigkeit gleich 15MN/m2 und einem Zielwert der Tragfähigkeit auf der Geländeoberkante der Schottertragschicht größer/gleich 120MN/m2 folgendermasen sein:

Asphaltoberbau
45 cm Schotter-/Frostschutztragschicht
Bewehrungselement Geogitter (biaxial 40/40kN/m) mit Trenn- und Filtervlies
Erdplanum (Ev2 = 15MN/m2)

Die Wirtschaftlichkeit dieser Bauweise ergibt sich aus mehreren Faktoren.  So sähe der klassische konventionelle Aufbau folgendermasen aus:

Asphaltoberbau
70 cm Schotter-/Frostschutztragschicht
Trenn- und Filtervlies
Erdplanum (Ev2 = 15MN/m2)

Die Schotterlage ist hier um 35 % erhöht, dementsprechend steigt die Wirtschaftlichkeit der Geogitter-Bewehrten Bauweise. Wäre hier noch Bodenaushub und -abfuhr/Entsorgung von 25 cm nötig um die Sollhöhe zu halten, so würde die Wirtschaftlichkeit der klassischen Methode weiter sinken.

Weitere Kriterien für eine Geogitter-Bewehrte Bauweise sind die zügige Bauweise mit Geogitter, die zusätzliche Homogenisierung von Setzungen im Untergrund und auch die CO2 Ökobilanz im Vergleich.

Insgesamt sind die Bemessungen der Tragschichtbewehrungen Hersteller- und Produktspezifisch.