Geogitter - Grundlagen und Bodeninteraktion

Was ist ein G-e-o-gitter? Nun, griechisch ist geō-, zu: gẽ = Erde. Damit haben wir ein Erdgitter. Dies sagt schon einmal mehr aus als das "Geo", denn der Haupteinsatzbereich ist die Erde, genauer gesagt: in der Erde oder synonym in dem Erdboden. Damit haben wir vermutlich 99,99 % der Anwendungsfälle abgedeckt, der Rest sind Sonderanwendungen und "Zweckentfremdungen" von Geogittern.

Stellt sich dann die zweite Frage was für ein "Gitter"? Im weitesten Sinne könnten dies alle möglichen Werkstoffe sein, die konstruktiv ein Gitter nach unserem Verständnis bilden. So existiert das natürlich nicht. Unter dem Begriff Geogitter versteht man fast immer Gitter aus Kunststoffmaterial, welches in Form von Stäben im bestimmten Abstand verbunden ist und so konstruktiv eine zweidimensionale flächige Matte ergibt. Diese sieht eben nach dem allgemeinen Verständnis aus wie ein Gitter und erreicht so die gewünschten Eigenschaften. Eigenschaften, die dazu dienen den Erdboden zu bewehren. Dies ist nämlich der Hauptzweck des Geogitters.

Zu bewehren? Richtig! Analog zu Stahlbeton kann man das Bodenmaterial durch diese Bewehrung mit Geogittern in einen - wenn auch natürlich nicht vollständig - druck- und zugstabilen Körper versetzen. Beim Stahlbeton ist die Stahlgittermatte das Zugelement. Im bewehrten Erdkörper ist, ... natürlich das Geogitter das Zugelement! Beim Stahlbeton ist der Beton der druckstabile Körper. Im bewehrten Erdkörper ist ... natürlich das Bodenmaterial der druckstabile Körper!

Was dies bringt? Physikalisch gesehen ändern sich die bodenmechanischen Eigenschaften. Der innere Reibungswinkel nimmt zu und dies führt je nach Belastungsart zum Beispiel zu einem weitaus späteren Versagen des Bodens.

Ein praktisches Beispiel? Stellen Sie sich einen Untergrund vor, der ständige Feuchte besitzt und den Boden tiefgründig aufweicht, sodass die Oberfläche weich und breiig aussieht. Würden Sie hier Ihr Auto parken? Nein? Warum? - Weil es eventuell einsinkt? Richtig! Genau dies ist das Phänomen, der Boden ist für den Anwendungszweck nicht tragfähig genug. Die Abhilfe? Ein Geogitter auf den schlecht tragfähigen Untergrund und etwas Bodenmaterial in Höhe von circa 20 cm reichen aus. Der bewehrte Erdkörper zeigt dann eine komplett ausreichende Tragfähigkeit für den Anwendungszweck. Ihr Auto sinkt nicht ein, und dies langfristig, da der Untergrund tragfähig bleibt. Ein zu langweiliges Beispiel? Tja, ... stellen Sie sich das Ganze mit einem Schwertransport vor und fragen Sie sich, wie Sie diesen eventuell aus dem Schlamm ziehen können.

Aber wie funktioniert ein Geogitter? Sicherlich haben Sie sich darüber schon Gedanken gemacht. Und Ihnen ist bewusst, dass die Konstruktion Geogitter, analog zu Stahlbeton, nur in Verbundweise mit dem Bodenmaterial wirken. Daher ist die Interaktion von Geogitter mit Boden oder Boden mit Geogitter der Schlüssel zur geänderten Bodenmechanik.

Wenn Sie ein Geogitter schon in der Hand hatten, ist Ihnen der Abstand, auch Maschenweite, zwischen den Stäben bekannt. Dieser ist ungefähr so gewählt, dass für die Körnungsstufen der meisten Bodenarten eine gute Verzahnung und Verkantung zwischen den Gitterstäben möglich ist. Wenn eine Punktlast von Oben auf die einzelnen Körner trifft, bewirkt dieser erste Effekt, dass die Körner nur bedingt seitwärts ausweichen können. Der Boden kann nur "schwerer" Versagen, die innere Reibung ist höher!

Der zweite Effekt betrifft den direkten Punktkontakt der Körner auf die Stäbe des Geogitters. Liegen diese auf den Stäben und erfolgt eine Belastung, so widersteht das Gitter als Zugelement - oder als "semistarre Platte". Diese nimmt die vertikale Kraft auf und wandelt diese in eine horizontale Zugspannung im Gitterstab um. Wichtig ist hierbei dass das Gitter sofort unter Zugspannung stehen, und Kräfte aufnehmen, ohne in die Vertikale nach unten auszuweichen. Würde das Geogitter nach "Unten" durch Dehnung ausweichen, hätten Sie wiederum nur eine geringere Tragfähigkeit des Bodens. Denn die Tragfähigkeit des Bodens wird über den Ev2-Wert, den Tragfähigkeitsbeiwert bemessen und dieser ist umso schlechter je stärker der Boden nachgibt.

Der dritte Effekt besteht aus dem Zusammenspiel von mindestens zwei Geogitterlagen, die im Erdkörper im Abstand von 30-60 cm angeordnet sind. Stellen Sie sich visuell einen Torbogen aus Steinen vor mit einem Schlussstein in der Mitte. Als Kind war ich immer fasziniert, dass der Bogen ohne Mörtel und ohne oberen Verbund nur mit einem einfachen Schlussstein auf dem Tor saß, hielt und nicht herunterfiel. Die Kräfte werden über den Verbund in die äußeren Säulen getragen und abgeleitet. Bildlich lässt sich dies einigermaßen auf den Effekt übertragen, der zwischen zwei Geogitterlagen herrscht. Sie können das Bild des Torbogens neunzig Grad drehen, dann stellen die Säulen die Geogitterlagen dar und das Bodenmaterial dazwischen bildet der Torbogen. Die Interaktion der Geogitter erfolgt über das Bodenmaterial in Form einer "Gewölbewirkung" zwischen den Gitterlagen. Diese stabilisieren das System und versteifen den gesamten Baukörper. So können Sie mit mehreren Lagen eine semisteife Bodenplatte herstellen.

Wichtig ist hier, wie beim Stahlbeton: Nicht eine Lage mit einer hohen Zugkraft ist als Bewehrung sinnvoll - denken Sie nur an die Dreh- und Zugmomente -, sondern die gleichmäßige Bewehrung mit geringeren Zugkräften von Geogitter. So können Sie ein Bodenpaket als semisteife Platte bewehren und tragfähig gestalten. Anders verhält dies sich allerdings bei Bewehrungen über Pfahlgründungen.